Download as PPS, PPTX
Molekularna biologija 2013
- 1. MOLEKULARNA BIOLOGIJA • Proučavačuvanje, prenos i ekspresiju (ispoljavanje) genetičke informacije • Građu i funkciju informacionih molekula: nukleinskih kiselina i proteina • Procese u kojima se ostvaruje prenos genetičke informacije: replikaciju, transkripciju i translaciju
- 2. Genetička informacija • Redoslednukleotida u DNK koji određuje redosled aminokiselina u proteinu
- 3. NUKLEINSKE KISELINE • izgrađeneod polinukleotidnih lanaca • DNK grade 2 polinukleotidna lanca • RNK gradi 1 polinukleotidni lanac
- 4. NUKLEOTID • Fosfatna grupa •Pentoza (dezoksiriboza ili riboza) • Azotna baza
- 5. Azotne baze • Purinskebaze su derivati purina • Pirimidinske baze su derivati pirimidina adenin guanin timin citozin uracil
- 6.
- 8.
- 9.
- 11.
- 12.
- 13. Hromatin • Jedrov materijal •Izgrađen od DNK i baznih proteina histona Hromozomi • Najviši stepen kondenzacije hromatina • Vidljivi u deobi ćelije
- 14.
- 15. PROTEINI • U njihovsastav ulaze: C, H, O i N • Makromolekuli izgrađeni od 20 vrsta amino-kiselina povezanih međusobno peptidnim vezama u linearni polipetidni lanac
- 16. Aminokiseline • Organska jedinjenjasa dve funkcionalne grupe: amino-grupom (–NH2) i karboksilnom grupom (–COOH) • Razlikuju se po R-grupi
- 17. Vrste aminokiselina Nepolarne Polarne nenaelektrisane Pozitivnonaelektrisane Negativno naelektrisane
- 18. Peptidna veza • Nastajereakcijom između karboksilne grupe jedne aminokiseline i amino-grupe druge aminokiseline dipeptid
- 19. Primarna struktura proteina •Broj i redosled aminokiselina u polipetpidnom lancu • Zapisana u genima
- 20. Sekundarna struktura proteina •Dva oblika: α- heliks i β-ploča • Uspostavlja se formiranjem vodoničnih veza između H i O peptidnih veza α-heliks β-ploča
- 21. Tercijarna struktura proteina •Čine ga α-heliksi, β-ploče i “neuređeni” delovi
- 22. Kvaternarna struktura proteina •Više polipeptidnih lanaca gradi funkcionalan protein kolagen hemoglobin
- 23. Konformacija - prostorni oblikproteina • Globularni proteini loptasti – sferni • Fibrilarni proteini končasti
- 24. Primarna struktura proteina Sekundarna struktura proteina Tercijarnastruktura proteina Kvaternarna struktura proteina
- 25. Funkcije proteina • Gradivna– strukturna: grade ćeliju i tkiva • Biokatalitička – enzimi – usmeravaju biohemijske reakcije • Transportna – hemoglobin, transferin • Imunološka – antitela • Kontraktilna – aktin i miozin • Regulatorna – hormoni • Rezervna – albumin
- 26. GENOM • Ukupna DNKu ćeliji: • u jedru – jedarni genom: 99.99% genoma • u mitohondrijama – mitohondrijalni genom • u hloroplastima – hloroplastni genom • VELIČINA GENOMA izražava se kao broj baznih parova u haploidnoj ćeliji (C vrednost) • Veličina genoma čoveka: 3,2 · 10 bp 9
- 27. Prokariote • Bakterije • Haploidnećelije (n) • Kružna DNK Eukariote • Protisti, biljke, životinje, gljive • Diplodne ćelije (2n) • Linearna DNK
- 28.
- 29. Organizacija genoma • UnikalnaDNK: 45% genoma • Repetitivna DNK: 55% genoma • Satelitska DNK – na krajevima hromozoma i u oblasti centromere (uloga: sparivanje hromozoma u mejozi, održavanje strukture hromozoma) • Intermedijarna DNK – Familije gena (globinska familija, histonska familija) – Uzastopno ponovljeni geni (geni za rRNK i geni za tRNK) – Mobilni genetički elementi – skoči-geni
- 30. Kodirajuća DNK • DNKkoja kodira proteine čini samo 3% genoma • Ostala DNK – 97%
- 31. GEN • Deo DNKkoji se transkribuje u informacionu RNK, ribozomalnu RNK ili transportnu RNK • Gen koji se transkribuje u iRNK nosi informaciju za sintezu proteina
- 32. Geni prokariota ieukariota • Kontinuirani geni: sadrže samo kodirajuću DNK • Diskontinuirani geni: sadrže egzone (kodirajuće delove) i introne (nekodirajuće delove)
- 33. transkripcija gena isecanje intronai spajanje egzona DNK primarni transkript iRNK transport iRNK u citoplazmu egzon intron egzon intron egzon RNK
- 34.
- 35. Genetička informacija • Redoslednukleotida u DNK koji određuje redosled aminokiselina u proteinu
- 36. • Prenos iekspresija genetičke informacije ostvaruje se kroz procese: Replikacije – sinteze DNK Transkripcije – sinteze RNK Translacije – sinteze proteina
- 37. Prenos genetičke informacije DNKDNK RNK PROTEIN replikacija transkripcija translacija
- 38.
- 39.
- 40. Prenos genetičke informacije DNKDNK RNK PROTEIN replikacija transkripcija translacija
- 41. Genetički kod • Skuppravila za prevođenje redosleda nukleotida u redosled aminokiselina • Čini ga 64 znaka – kodona • Kodon – niz od tri nukleotida (triplet nukeotida) u iRNK koji određuje mesto jedne aminokiseline u proteinu • SINONIMNI KODONI – kodoni koji kodiraju istu aminokiselinu
- 42. 5' U CA G 3' U UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys U UUC UCC UAC UGC C UUA Leu UCA UAA STOP UGA STOP A UUG UCG UAG STOP UGG Trp G C CUU Leu CCU Pro CAU His CGU Arg U CUC CCC CAC CGC C CUA CCA CAA Gln CGA A CUG CCG CAG CGG G A AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU Ser U AUC ACC AAC AGC C AUA ACA AAA Lys AGA Arg A AUG Met ACG AAG AGG G G GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly U GUC GCC GAC GGC C GUA GCA GAA Glu GGA A GUG GCG GAG GGG G GENETIČKI KOD
- 43.
- 44. 5' U CA G 3' U UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys U UUC UCC UAC UGC C UUA Leu UCA UAA STOP UGA STOP A UUG UCG UAG STOP UGG Trp G C CUU Leu CCU Pro CAU His CGU Arg U CUC CCC CAC CGC C CUA CCA CAA Gln CGA A CUG CCG CAG CGG G A AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU Ser U AUC ACC AAC AGC C AUA ACA AAA Lys AGA Arg A AUG Met ACG AAG AGG G G GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly U GUC GCC GAC GGC C GUA GCA GAA Glu GGA A GUG GCG GAG GGG G GENETIČKI KOD
- 45.
- 46.
- 47. Prenos genetičke informacije •Genetička informacija je redosled nukleotida u DNK koji određuje redosled aminokiselina u proteinu • Prenos i ekspresija genetičke informacije ostvaruje se kroz procese replikacije, transkripcije i translacije: DNK DNK iRNK protein replikacija transkripcija translacija
- 48.
- 49. Replikacija • Replika –kopija • Proces udvajanja DNK • Odvija se u jedru, u S-fazi ćelijskog ciklusa, pred ćelijsku deobu
- 50.
- 52. 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ vodeći lanac zaostajući lanac smer replikacijeOkazakijevi fragmenti 1. HELIKAZAraskida vodonične veze i raspliće lance DNK 2. DNK-polimeraza klizi po matričnom lancu u 3’ → 5’ smeru i sintetiše komplementarni VODEĆI lanac u 5’ → 3’ smeru Vodeći lanac sintetiše se kontinuirano 3. Zaostajući lanac sintetiše se diskontinuirano: iz delova – Okazakijevih fragmenata 4. LIGAZA povezuje fragmente u zaostajućem lancu
- 53. Tok replikacije • Helikazaraskida vodonične veze i raspliće lance DNK • DNK-polimeraza klizi po matričnom lancu u 3’ → 5’ smeru i sintetiše komplementarni VODEĆI lanac u 5’ → 3’ smeru • Vodeći lanac sintetiše se kontinuirano • Zaostajući lanac sintetiše se diskontinuirano: iz delova – Okazakijevih fragmenata • Ligaza povezuje fragmente u zaostajućem lancu
- 54. • Replikacija DNKje semikonzervativan proces jer se svaki molekul DNK sastoji od: – jednog starog roditeljskog lanca i – jednog novosintetisanog lanca roditeljski lanac novosintetisani lanac
- 55. Replikacija kod prokariota • Replikacijapočinje na jednom mestu (oridžinu) i odvija se istovremeno u oba smera, istom brzinom • Završava se u terminacionom regionu nasuprot oridžinu oridžin terminacioni region DNK DNK DNK
- 56. Replikacija kod eukariota •Započinje na više mesta na hromozomu i odvija se istovremeno u oba smera dok se replikativni mehurovi ne spoje oridžini replikativni mehurovi
- 57. TRANSKRIPCIJA • Proces sintezeRNK, odvija se u jedru
- 58. Tok transkripcije • Inicijacija:RNK polimeraza vezuje se za promotor – deo DNK ispred gena koji će se prepisivati, stvara se tzv. transkripcioni kompleks • Elongacija: RNK polimeraza klizi po matričnom lancu u 3’→5’ smeru i sintetiše komplementaran RNK lanac u 5’→3’ smeru. • Terminacija: kada RNK polimeraza dođe do kraja gena, transkripcioni kompleks se raspada i novosintisana RNK (primarni transkript) se oslobađa
- 59. matrični lanac DNK kodirajućilanac DNK RNK polimeraza RNK Smer transkripcije ribonukleotid
- 60. Obrada primarnog transkripta •Isecanje introna i spajanje egzona • Dodavanje 5’-kape (metil- guanozin) na početak iRNK • Dodavanje poli-A repa na 3’kraj iRNK (oko 250 adeninskih nukleotida) 5’-mG-AUCGCCUAGCCACGUGCAUC-AAAAAAAAAAAAAAAAA-3’
- 61. transkripcija gena isecanje intronai spajanje egzona DNK primarni transkript iRNK transport iRNK u citoplazmu egzon intron egzon intron egzon RNK Obrada primarnog transkripta
- 62. TRANSLACIJA • Proces sintezeproteina, odvija se na ribozomima • U ovom procesu redosled kodona u iRNK prevodi se u redosled aminokiselina u proteinu • U procesu učestvuju sve tri vrste RNK
- 63. RIBOZOM velika podjedinica mala podjedinica POLIRIBOZOM iRNK – više ribozomapovezanih iRNK koja prolazi između male i velike subjedinice Izgrađene od rRNK i proteina
- 64.
- 65. Transportne RNK • Oblikslova “L” • Na jednom kraju nosi aminokiselinu, a na drugom ima antikodon – niz od tri nukleotida koji je komplementaran kodonu na iRNK ANTIKODON AMINOKISELINA
- 66. Phe A A G Arg GC U Lys U U U Vezivanje tRNK i iRNKMet U A C Val C A A Gly C C G Asp C U A Ser U C A iRNK 5’ 3’A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A kodon antikodon
- 67. 1. INICIJACIJA 2. ELONGACIJA 3.TERMINACIJA Translokacija
- 68. Met U A C Val CA A iRNK 5’ 3’A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A formiranje peptidne veze AP INICIJACIJA START
- 69. Val C A A Met UA C iRNK 5’ 3’A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A Gly C C G ELONGACIJA
- 70. Gly C C G MetVal C A A iRNK 5’ 3’A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A ELONGACIJA
- 71. Asp C U A Gly CC G Met Val iRNK 5’ 3’A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A ELONGACIJA
- 72. Met Val GlyAsp 5’ A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A U G A iRNK 3’ C C G Asp C U A Ser U C A ELONGACIJA
- 73. Met Val GlyAsp Ser Phe 5’ A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A U G A iRNK 3’ ELONGACIJA
- 74. Met Val GlyAsp Ser Phe Arg 5’ A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A U G A iRNK 3’ ELONGACIJA
- 75. Met Val GlyAsp Ser Phe Arg 5’ A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A U G A iRNK 3’ ELONGACIJA
- 76. U U U TERMINACIJA MetVal Gly Asp Ser Phe Arg Lys oslobađajući protein 5’ A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A U G A iRNK 3’ PROTEIN iRNK 5’ 3’A U G G U U G G C G A U A G U U U C C G A A A A SINTETISAN PREMA UPUTSTVU U iRNK STOP
- 77. • Translacija jeproces sinteze proteina koji se odvija na ribozomima. U translaciji učestvuju sve tri vrste RNK. Informaciona RNK nosi uputstvo (niz kodona) za sintezu polipeptidnog lanca. Ribozomalne RNK grade ribozome. Transportne RNK transportuju do ribozoma aminokiseline od kojih će nastati protein. Transportne RNK na jednom svom kraju imaju vezanu aminokiselinu, a na drugom kraju antikodon – niz od tri nukleotida koji je komplementaran kodonu u iRNK.
- 78. Translacija se odrigravau tri faze: • 1. U fazi inicijacije sklapa se ribozom od velike i male podjedinice, iRNK prolazi između podjedinica tako da se prvi kodon nalazi naspram P-mesta, a drugi naspram A-mesta. U P-mesto ribozoma dolazi tRNK koja nosi aminokiselinu metionin. U A-mesto dolazi tRNK sa antikodonom koji je komplementaran 2. kodonu.
- 79. • 2. Ufazi elongacije sintetiše se polipeptid. Između aminokiseline na P-mestu (Met) i A- mestu formira se peptidna veza. Veza između Met i njegove transportne RNK se raskida i tRNK napušta P-mesto. Posle ovoga dolazi do translokacije: pomeranja ribozoma za jedan kodon prema 3'-kraju iRNK tako da se tRNK sa vezanim aminokiselinama sada nalazi u P- mestu, a A-mesto ostaje slobodno. Na A-mesto tada dolazi tRNK čiji je antikodon komplementaran 3. kodonu. Ceo proces (ugrađivanja aminokiselina u polipetid) ponavlja se sve dok se na A-mestu ne nađe STOP- kodon.
- 80. • 3. Terminacija:kada se na A-mestu nađe STOP-kodon (za koji ne postoje odgovarajuće tRNK), za A-mesto se vezuje oslobađajući protein koji zaustavlja translaciju. Tada dolazi do raskidanje veze između tRNK na P-mestu i polipeptida, sintetisani polipeptid se oslobađa u citoplazmu, ribozom se raspada na podjedinice i translacija se završava.