Transcript Od DNA do białkax

Od DNA do białka
Aby mogło dojść do przepisania informacji
z DNA na sekwencję aminokwasową w
białku - musi zajść ekspresja genów. Jest
proces mający na celu odczytanie
informacji zawartej w genie i wytworzenie
produktu - w tym wypadku jest to RNA lub
białko. Geny dostarczają informacji na
temat budowy białka. Pośrednikiem między
DNA, a białkiem jest RNA. Aby mogło
powstać białko, zasady azotowe
znajdujące się w DNA muszą zostać
przepisane na sekwencję aminokwasową.
DNA
RNA
BIAŁKO
2
http://biotechnologia.pl/
DNA
DNA
REPLIKACJA
3
Replikacja semikonserwatywna
Replikacja DNA nie rozpoczyna się
w dowolnym miejscu lecz w obrębie dobrze
zdefiniowanych sekwencji w cząsteczkach
DNA. Sekwencje bakteryjne
(o nazwie ori) oraz drożdżowe
(o nazwie ARS) służą w klonowaniu
molekularnym do inicjacji replikacji
plazmidów.
4
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Replikacja semikonserwatywna
Aby mogła zajść replikacja,
komplementarne nici muszą zostać
rozdzielone. Proces ten wymaga
dostarczenia energii. Pochodzi ona
z hydrolizy ATP. Rozdzielanie jest
katalizowane przez białko zwane
helikazą DNA. Enzym, hydrolizując
ATP, porusza się wzdłuż nici
rozsuwając pasma.
5
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Replikacja semikonserwatywna
Synteza DNA odbywa się poprzez tworzenie
wiązania fosfodwuestrowego pomiędzy
nukleotydem wbudowanym w łańcuch
a trifosforanem deoksyrybonukleozydu.
Reakcja syntezy nowej nici DNA jest
katalizowana przez enzym polimerazę DNA.
Nowy łańcuch DNA rośnie w kierunku 5’3’.
6
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Replikacja semikonserwatywna. Polimeraza DNA
Polimeraza DNA działa w dwóch trybach –
polimeryzacji (P) i edycji (E).
Jeśli polimeraza wprowadzi błędny nukleotyd
do nowej nici, zmienia się jej kształt i wchodzi
w tryb edycji. Staje się wtedy 3’-5’
egzonukleazą odcinając błędnie wprowadzony
nukleotyd.
7
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Replikacja semikonserwatywna
Polimeraza DNA nie jest w stanie
rozpocząć syntezy komplementarnej
nici od nowa. Może dobudowywać
nowe nukleotydy do istniejącego już
pasma DNA lub RNA sparowanego z
matrycą. Początek syntezy nowej nici
wymaga więc startera (ang. primer).
Jest nimi krótki odcinek RNA
syntetyzowany przez prymazę DNA.
Następnie polimeraza DNA dobudowuje
do startera kolejne deoksynukleotydy.
8
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Replikacja semikonserwatywna
Nić DNA służąca za instrukcję do syntezy nowej nici zwie się
nicią matrycową. Semikonserwatyzm oznacza, że nowa
podwójna nić DNA składa się z jednej nici starej (matrycowej)
i jednej nici nowo zsyntetyzowanej.
9
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
widełki replikacyjne
Replikacja semikonserwatywna
Z powodu antyrównoległego układu nici DNA i syntezy nowej
nici odbywającej się w kierunku 5’3’, widełki replikacyjne są
asymetryczne, tzn. jedna nić jest syntetyzowane ciągle (nić
wiodąca), a druga (nić opóźniona) - w kawałkach zwanych
fragmentami Okazaki.
10
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Replikacja semikonserwatywna na nici opóźnionej
Startery złożone z RNA powstają co
ok. 200 nukleotydów. Po wypełnieniu
luk przez polimerazę DNA, startery
są degradowane przez RNAzę H.
Polimeraza DNA znów zapełnia luki.
Pasma DNA są scalone przez
ligazę DNA.
11
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Rodzaje replikacji
12
http://www.e-biotechnologia.pl
DNA
RNA
TRANSKRYPCJA
13
Ogólny przebieg transkrypcji
14
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Podstawowe elementy aparatu transkrypcyjnego
15
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Eukarionty
Polimerazy RNA
Homologi
Prokarionty
Homlogi
16
www.arabidopsis.pl/
Ogólny przebieg transkrypcji u prokariota.
Inicjacja (rozpoczęcie).
Proces rozpoczęcie transkrypcji jest
bardzo skomplikowany. Oprócz czynników
transkrypcyjnych i polimerazy RNA
uczestniczą w nim aktywatory
transkrypcji, białka pośredniczące oraz
białka remodelujące strukturę
chromatyny (np. acetylazy histonów).
W sumie w rejoniepromotora gromadzi się
ponad 100 różnych białek.
17
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Ogólny przebieg transkrypcji u prokariota.
Inicjacja (rozpoczęcie).
Enzym polimeraza RNA wiąże się z odcinkiem DNA zwanym
promotorem, łączy ze sobą dwa rybonukleotydy
rozpoczynając powstawanie
łańcucha RNA.
18
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Ogólny przebieg transkrypcji u prokariota.
Elongacja (wydłużenie).
Polimeraza przesuwa się wzdłuż nici
DNA kontynuując wydłużanie łańcucha zgodnie z zasadą
komplementarności. Pamiętając, że w RNA
tymina zastąpiona jest przez uracyl.
19
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Ogólny przebieg transkrypcji u prokariota.
Terminacja (zakończenie).
Synteza nowej nici zostaje zakończona, cząsteczka
RNA i polimeraza odpadają od matrycy, dwuniciowa struktura
DNA zostaje odtworzona.
20
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Porównanie struktury mRNA komórek
prokariotycznych i eukariotycznych
21
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Transkrypcja u prokariontów i eukariontów
Prokarionty
Proces zachodzi w cytoplazmie komórki
Eukarionty
Proces zachodzi w jądrze komórkowym oraz
w mitochondriach i plastydach
Występuje tylko jeden rodzaj
Występuje trzy zasadnicze rodzaje
polimerazy RNA.
polimerazy RNA.
Polimeraza łączy się z promotorem,
Aby polimeraz przyłączyła się do promotora
a sygnałem do rozpoczęcia transkrypcji jest
niezbędna jest obecność tzw. czynników
odłączenie jej podjednostki
transkrypcyjnych . Sygnałem do rozpoczęcia
tzw. czynnika sigma.
transkrypcji jest fosforylacja białek
polimerazy RNA.
Powstały w transkrypcji mRNA
Powstały w transkrypcji mRNA
jest policistronowy, co oznacza
jest moncistronowy, co oznacza
że koduje kilka genów.
że koduje jeden gen.
Geny w mRNA są niepodzielone, dlatego
Geny w mRNA są podzielone, dlatego
produkt powstały w transkrypcji może być
produkt powstały w transkrypcji musi być
od razu wykorzystany w translacji, która
poddany obróbce potranskrypcyjnej.
zaczyna się zazwyczaj jeszcze przed
zakończeniem transkrypcji.
22
http://eszkola.pl
Obróbka potranskrypcyjna
Po zakończeniu transkrypcji
występujące u eukariontów pre-mRNA
ulega dojrzewaniu zanim opuści jądro
komórkowe. Podczas tego procesu
modyfikacji ulegają oba końce
pierwotnego transkryptu mRNA
(‘capping’ na końcu 5’, poliadenylacja na
końcu 3’ transkryptu czyli ogonek
poliA) oraz wycięte zostają sekwencje
niekodujące – introny (splicing).
23
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Budowa końcówki 5’ eukariotycznego mRNA
tzw. czapeczka (ang. cap)
Chroni mRNA przed nukleazami w cytoplazmie
i umożliwia rozpoznawanie mRNA przez rybosomy
24
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl https://pl.wikipedia.org
Ogon poliA
Ogonek poliA jest krótką nicią (3’) złożoną
z kilkudziesięciu nukleotydów z adeniną.
Zabieg ten zabezpiecza cząsteczkę mRNA
eukariontów przed degradacją, zanim zdąży
ona opuścić jądro komórkowe. Ponadto
transkrypt z ogonem poli-A jest wydajniejszą
matrycą w trakcie translacji. Niektóre
wirusy, np. wirus grypy potrafią dołączać do
swoich nici mRNA ogonek poliA, przez co nie są
rozpoznawane przez nukleazy komórkowe.
25
https://pl.wikipedia.org
Splicing
Polega na usuwaniu intronów (sekwencji niekodujących) i połączeniu eksonów
(sekwencji kodujących) tak, aby powstała cząsteczka mRNA kodowała
ciągły łańcuch polipeptydowy
26
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl https://pl.wikipedia.org
Rodzaje RNA
mRNA
rRNA
tRNA
27
upendrats.blogspot.com
RNA
BIAŁKO
TRANSLACJA
28
Ogólny przebieg translacji
Translacja to proces syntezy łańcucha
polipeptydowego na matrycy mRNA. Proces ten
przebiega w cytoplazmie. Informacja
genetyczna, która została zakodowana w
mRNA służy do ustalania kolejności
aminokwasów w białku.
Tworzenie łańcucha polipeptydowego zachodzi
na rybosomach. Podczas translacji dochodzi do
"tłumaczenia" zasad kwasów nukleinowych na
język białek.
29
http://www.cbimo.zut.edu.pl
Do przebiegu translacji potrzebne są następujące
elementy
ATP
rybosomy
aminokwasy
tRNA
mRNA
30
http://www.cbimo.zut.edu.pl
Budowa rybosomu
Rybosomy zawierają trzy miejsca (ang. sites), w które wchodzą
cząsteczki tRNA załadowane bądź łańcuchem polipeptydowym
(miejsce P) bądź zaktywowanym aminokwasem (miejsce A).
Miejsce E (ang. exit) umożliwia wyjście pustego tRNA.
31
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Ogólny przebieg translacji
32
http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl
Ogólny przebieg translacji. Inicjacja.
To utworzenie kompleksu translacyjnego,
cząsteczka mRNA łączy się z podjednostkami
rybosomu, który ustawia kodon startowy
mRNA, czyli trójkę kodującą metioninę
(lub u bakterii formylometioninę), w tzw.
miejscu P. U wszystkich organizmów
eukariotycznych kodonem startowym jest
trójka kodująca metioninę, u organizmów
prokariotycznych trójka kodująca pochodną
metioniny, formylometioninę.
33
www.edukator.pl
Ogólny przebieg translacji. Elongacja.
tRNA donosi do rybosomu kolejne, zakodowane
na matrycy mRNA aminokwasy i enzymy
rybosomalne katalizują powstanie wiązań
peptydowych pomiędzy aminokwasami.
W czasie trwania tej fazy rybosom przesuwa
się stopniowo względem mRNA, "odczytując"
kolejne trójki nukleotydów. Cząsteczka tRNA
niosąca drugi aminokwas wchodzi do rybosomu
w miejsce A.
34
www.edukator.pl
Ogólny przebieg translacji. Elongacja.
Nazwa "miejsce A" oznacza "miejsce
aminokwasu", a konkretniej miejsce
przyłączenia aminoacylo - tRNA, tRNA
połączonego z komplementarnym
aminokwasem. Natomiast termin "miejsce P"
oznacza "miejsce polipeptydu", a raczej tRNA
"dźwigającego" łańcuch polipeptydowy
(peptydylo - tRNA).
35
www.edukator.pl
Ogólny przebieg translacji. Elongacja.
Budowa rybosomu, oraz cząsteczek tRNA
umożliwia zbliżenie się grupy karboksylowej
pierwszego aminokwasu do grupy aminowej
drugiego aminokwasu, co umożliwia
powstanie wiązania peptydowego. W miejscu
P nie ma przez chwilę żadnej cząsteczki tRNA,
rybosom może się przesunąć (translokacja)
względem mRNA o jeden kodon (trzy
nukleotydy).
36
www.edukator.pl
Ogólny przebieg translacji. Elongacja.
Po przesunięciu rybosomu tRNA
z dwupeptydem znajduje się w miejscu P, zaś
w miejscu A pojawia się kolejny odcinek kodu
genetycznego (mRNA) do odczytania.
do kodonu mRNA znajdującego się
w miejscu A przyłącza się kolejna cząsteczka
tRNA niosąca trzeci aminokwas.
Cykl powtarza się.
37
www.edukator.pl
Ogólny przebieg translacji. Terminacja.
Następuje gdy rybosom dojdzie do jednej
z trójek nonsensownych: UAA, UAG lub UGA.
Rybosom staje. Do trójki nonsensownej
przyłączają się białkowe czynniki uwalniające,
łańcuch polipeptydowy zostaje odłączony od
rybosomu, tRNA odłącza się od mRNA, rybosom
dysocjuje na podjednostki dużą i małą.
.
38
www.edukator.pl
UAA
UAG
UGA
Obróbka potranslacyjna
Produkt translacji to
jeszcze nie jest gotowe
białko. Polipeptydy
powstające
w tej reakcji ulegają
potem obróbce, której
stałym elementem jest
odłączenie początkowej
cząsteczki metioniny.
39
www.edukator.pl
Obróbka może polegać
na: fosforylowaniu lub
metylowaniu
polipeptydu, łączeniu
kilku polipeptydów
w funkcjonalną
cząsteczkę białka
o strukturze
czwartorzędowej.
Podsumowanie
BIAŁKO
translacja
RNA
transkrypcja
DNA
replikacja
DNA
40
www.dooktor.pl,www. pl.wikipedia.org, www.e-biotechnologia.pl, www.sritweets.com, www. biologia.opracowania.pl
Koniec 
41
www.pinterest.com