2. *
*Τα 2 θυγατρικά μόρια που
θα προκύψουν
πανομοιότυπα με το αρχικό
*Η κάθε αρχική αλυσίδα
καλούπι για τη σύνθεση
μιας νέας
*Το καθένα από 1 παλιά &
μια καινούρια αλυσίδα
ΗΜΙΣΥΝΤΗΡΗΤΙΚΟΣ
ΤΡΟΠΟΣ ΑΝΤΙΓΡΑΦΗΣ
5. *Μικρότερου μεγέθους DNA
*Κυκλικό DNA
*1 Θέση Έναρξης Αντιγραφής
(Θ.Ε.Α.)
*Σε λιγότερο από 30’
*Μεγαλύτερου μεγέθους DNA
*Γραμμικό DNA (πυρηνικό)
*Πολυάριθμες Θέσεις Έναρξης
Αντιγραφής (Θ.Ε.Α.) στη
συνέχεια ενώνονται τα
νεοσυντιθέμενα τμήματα
*Πολύ γρήγορα (λόγω πολλών
Θ.Ε.Α.)
*
• Συμμετοχή ενζύμων & πρωτεϊνών Κατάλυση χημικών αντιδράσεων με
ΤΑΧΥΤΗΤΑ & ΑΚΡΙΒΕΙΑ
6. *
1. DNA ελικάσες: Σπάζουν τους δεσμούς
υδρογόνου ανάμεσα στις βάσεις και
δημιουργείται «θηλιά» αυξάνεται προς τις
2 κατευθύνσεις
2. Πριμόσωμα (ομάδα ενζύμων): Συνθέτει μικρά
τμήματα RNA στις Θ.Ε.Α., συμπληρωματικά
προς τις μητρικές αλυσίδες (πρωταρχικά
τμήματα)
3. DNA πολυμεράσες:
a. Επιμηκύνουν τις νεοσυντιθέμενες αλυσίδες,
τοποθετώντας τα συμπληρωματικά
νουκλεοτίδια (5’3’)
b. Επιδιορθώνουν λάθη που οι ίδιες έχουν
διαπράξει κατά την αντιγραφή (λάθος ζεύγη
βάσεων)
c. Απομακρύνουν τα πρωταρχικά τμήματα (RNA)
και τοποθετούν DNA (αντικατάσταση βάσεων)
7. *
4. DNA δεσμάση: Αφού η σύνθεση των αλυσίδων
γίνεται με κατεύθυνση 5’3’, η μία
συντίθεται συνεχώς και η άλλη τμηματικά
(ασυνεχώς). Άρα:
a. Συνδέει τα ασυνεχή τμήματα
b. Συνδέει τα κομμάτια στις Θ.Ε.Α.
5. Επιδιορθωτικά ένζυμα (ε.ε.):
*Η αντιγραφή έχει λάθη 1/100.000
*Μετά από τα ε.ε. μειώνονται σε 1/10.000.000.000
8. *
Α: Ασυνεχής αλυσίδα, Β: Συνεχής αλυσίδα. 1: DNA πολυμεράσες, 2: DNA δεσμάση, 3:
Πρωταρχικό τμήμα (RNA), 4: Πριμόσωμα, 5: DNA ελικάση
12. *
*Ροή της γενετικής πληροφορίας:
*Το DNA περιέχει πληροφορίες για:
a. Δομή
b. Λειτουργία
c. Αυτοδιπλασιασμό
*Το Κεντρικό Δόγμα της Βιολογίας:
- Αντίστροφη μεταγραφή:
ρετροϊοί (κατηγορία RNA ιών)
- Αυτοδιπλασιασμός RNA:
ορισμένοι RNA ιοί
πρωτεΐνες
μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας στους
απογόνους
13. *Γενετική πληροφορία: καθορισμένη σειρά βάσεων
*Γονιδιακή έκφραση: πορείες μεταγραφής & μετάφρασης των γονιδίων
*Γονίδια: Τμήματα του DNA (¿ή RNA?) με συγκεκριμένη ακολουθία βάσεων, με
πληροφορία που καθορίζει τη σύνθεση:
a. mRNA πρωτεϊνών
b. rRNA
c. tRNA
d. snRNA
*Αντιγραφή: Διαιωνίζει τη γενετική πληροφορία
*Μεταγραφή: Καθορίζει
a. ποια γονίδια
b. σε ποιους ιστούς
c. σε ποια στάδια ανάπτυξης
*Από τα 3x109 ζ.β. του (απλοειδούς) ανθρώπινου γονιδιώματος μόνο ένα
ΠΟΛΥ ΜΙΚΡΟ ΠΟΣΟΣΤΟ μεταγράφεται σε RNA (γονίδια)
*
θα εκφραστούν
π.χ. αιμοσφαιρίνες ερυθρά αιμοσφαίρια
π.χ. αντισώματα Β-λεμφοκύτταρα
14. *
1. Αγγελιαφόρο RNA
(mRNA)
2. Ριβοσωμικό RNA
(rRNA)
3. Μεταφορικό RNA
(tRNA)
4. Μικρό πυρηνικό
RNA (snRNA)
*Σύνδεση με πρωτεΐνες
ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια:
Ωρίμανση του mRNA (ευκαρυωτικά
κύτταρα)
*Σύνδεση με πρωτεΐνες ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΑ:
Πραγματοποίηση πρωτεϊνοσύνθεσης
*Σύνδεση του κάθε μορίου με
συγκεκριμένο αμινοξύ & μεταφορά στο
σημείο που πραγματοποιείται η
πρωτεϊνοσύνθεση
*Μεταφορά της γενετικής πληροφορίας
από το DNA για την παραγωγή
πολυπεπτιδικών αλυσίδων
15. *
*DNA RNA
*Ένζυμο: RNA πολυμεράση (ευκαρυωτικά 3 είδη)
*Υποκινητής: Περιοχή DNA, μπροστά από το γονίδιο, όπου
προσδένεται η RNA πολυμεράση, με τη βοήθεια των μεταγραφικών
παραγόντων
16. *Μεταγραφικοί παράγοντες: πρωτείνες που βοηθούν στη σύνδεση
της RNA πολυμεράσης στον υποκινητή
*ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ = ΥΠΟΚΙΝΗΤΗΣ + ΜΕΤΑΓΡΑΦΙΚΟΙ
ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
*
18. *Τοπικό ξετύλιγμα της διπλής έλικας του DNA από την RNA
πολυμεράση
*Πορεία της RNA πολυμεράσης τοποθετώντας ριβονουκλεοτίδια
απέναντι από τα δεοξυριβονουκλεοτίδια της μεταγραφόμενης
αλυσίδας & συνδέοντάς τα με 3’-5’ φωσφοδιεστερικό δεσμό
(προσανατολισμός μεταγραφής: 5’3’
*Ισχύει: GC, CG, TA, AU
*
19. *Η RNA πολυμεράση συναντά στο τέλος του γονιδίου τις αλληλουχίες
λήξης μεταγραφής ειδικές αλληλουχίες (DNA) που επιτρέπουν την
απελευθέρωση του RNA και της RNA πολυμεράσης
*
20. *Απελευθέρωση του RNA και της RNA πολυμεράσης
*ΜΗ ΚΩΔΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ: Η μεταγραφόμενη αλυσίδα του DNA,
συμπληρωματική προς το νεοσυντιθέμενο RNA
*ΚΩΔΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ: Η συμπληρωματική αλυσίδα DNA του γονιδίου
*
21. *Πριν τελειώσει η μεταγραφή mRNA
μεταφράζεται (πρωτεϊνοσύνθεση)
*Δεν υπάρχει διαμερισματοποίηση
(πυρήνας – κυτταρόπλασμα) οι 2
διαδικασίες στον ίδιο «χώρο»
*Μετά την ολοκλήρωση της μεταγραφής
το mRNA δεν είναι έτοιμο να βγει στο
κυτταρόπλασμα, για να μεταφραστεί
1. ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ (πυρήνας)
2. ΩΡΙΜΑΝΣΗ (πυρήνας)
3. ΕΞΟΔΟΣ
4. ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ (κυτταρόπλασμα)
*
22. *
*Τα περισσότερα γονίδια των ευκαρυωτικών οργανισμών & των ιών
που τους προσβάλλουν είναι ασυνεχή (διακεκομμένα)
*Η αλληλουχία που μεταφράζεται διακόπτεται από ενδιάμεσες
αλληλουχίες που ΔΕ μεταφράζονται (κόβονται στην ωρίμανση)
• Πρόδρομο mRNA: εσώνια & εξώνια
• εξώνια μεταφράζονται
• εσώνια ΔΕ μεταφράζονται
• Ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια
(ΡΠΣ) = snRNA + πρωτεΐνες
• Τα ΡΠΣ:
1. κόβουν τα εσώνια
2. συρράπτουν τα εξώνια
• Ώριμο RNA: Αποτελείται
αποκλειστικά από:
1. εξώνια
2. 5’ & 3’ αμετάφραστες περιοχές
• Έξοδος από πυρήνα
κυτταρόπλασμα (ριβοσώματα) για
μετάφραση (πρωτεϊνοσύνθεση)
23. *
*Πορεία για έκφραση πρωτεϊνών χαρακτηριστικά οργανισμών
(δομή & λειτουργία)
*DNA mRNA πρωτεΐνες
ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ
4 βάσεις 4 βάσεις 4 βάσεις 20 αμινοξέα
Συνδυασμός από
- 1 νουκλεοτίδιο: 41=4 <20
- 2 νουκλεοτίδια: 42=16 <20
- 3 νουκλεοτίδια: 43=64 >20
*Συνεπώς οι 64 συνδυασμοί για 20 αμινοξέα είναι υπερ-αρκετοί!
25. *
1. Κώδικας τριπλέτας
2. Συνεχής
3. Μη επικαλυπτόμενος
4. Σχεδόν καθολικός
5. Εκφυλισμένος
6. Κωδικόνια
έναρξης/λήξης
*(Σχεδόν) όλοι οι οργανισμοί έχουν τον ίδιο γ.κ.
Οποιοδήποτε mRNA από κάθε οργανισμό
μπορεί να μεταφραστεί ακόμα και σε εκχύλισμα
οποιουδήποτε ζωικού/φυτικού/βακτηριακού
κυττάρου ΙΔΙΑ ΠΡΩΤΕΪΝΗ
*Μια τριάδα νουκλεοτιδίον (κωδικόνιο)
κωδικοποιεί ένα αμινοξύ
*Κάθε αμινοξύ κωδικοποιείται από 2-6
διαφορετικά κωδικόνια (συνώνυμα) [εξαίρεση:
μεθειονίνη & τρυπτοφάνη από 1]
*Το mRNA διαβάζεται ανά 3 νουκλεοτίδια, χωρίς
να παραλείπεται κανένα
*Το mRNA διαβάζεται ανά 3 νουκλεοτίδια, με
κάθε νουκλεοτίδιο να ανήκει σε 1 ΜΟΝΟ
κωδικόνιο
*AUG έναρξη, UAG/UAA/UGA λήξη
26. *
*Στα ριβοσώματα, που χρειάζονται:
1. tRNA (συνδεδεμένα με αμινοξέα)
2. πρωτεΐνες
3. ενέργεια
*Τα ριβοσώματα διαθέτουν:
1. Μικρή υπομονάδα 1 θέση για mRNA
2. Μεγάλη υπομονάδα 2 θέσεις για tRNAs
*tRNA:
1. Θέση σύνδεσης με αμινοξύ
2. Αντικωδικόνιο τριπλέτα συμπληρωματική
με το κωδικόνιο του mRNA
27. *Σύμπλοκο έναρξης:
1. Μικρή υπομονάδα ριβοσώματος
2. mRNA
3. tRNA (συνδεδεμένο με τη μεθειονίνη)
*Ωστόσο, δεν έχουν όλες οι πρωτεΐνες ως πρώτο αμινοξύ τη
μεθειονίνη, γιατί σε πολλές, μετά τη σύνθεση, απομακρύνονται
ορισμένα αμινοξέα από το αρχικό (αμινικό) άκρο
*Στη συνέχεια συνδέεται στο σ.ε. (στη μικρή υπομονάδα) και η μεγάλη
*
28. *
*2ο tRNA συνδεδεμένο με το 2ο αμινοξύ 2η εισδοχή του ριβοσώματος
*Πεπτιδικός δεσμός μεταξύ 1ου & 2ου αμινοξέος
*Αποσύνδεση 1ου tRNA (επανασύνδεση με met & επαναχρησιμοποίηση)
*Άρα: εναπομείναν 1 tRNA συνδεδεμένο με 2 αμινοξέα) & mRNA
*Σύνδεση στη 2η εισδοχή του ριβοσώματος του 3ου tRNA (με 3ο αμινοξύ)
*…
31. *
*1 γονίδιο πολλά mRNAs
*1 mRNA πολλές πολυπεπτιδικές αλυσίδες
*Μόλις το ριβόσωμα μεταφράσει κάποια κωδικόνια
το 5’ άκρο του mRNA ΕΛΕΥΘΕΡΩΝETAI
*Ελεύθερο για πρόσδεση άλλων ριβοσωμάτων
*Σύμπλεγμα:
1. Ριβοσωμάτων
2. mRNA
ΠΟΛΥΣΩΜΑ
32. *
*Γονιδιακή έκφραση: ενεργοποίηση γονιδίου πρωτεΐνη
*ΟΜΩΣ: κάθε στιγμή, ανάλογα με τις ανάγκες, σε κάθε κύτταρο
παράγονται διαφορετικές
1. πρωτεΐνες
2. ποσότητες πρωτεϊνών
*ΕΠΟΜΕΝΩΣ: Πρόγραμμα Γονιδιακής Έκφρασης
33. *
*Προσαρμογή του οργανισμού σε εναλλαγές του περιβάλλοντος
*Συνθήκες για βασική λειτουργία:
1. ΑΥΞΗΣΗ
2. ΔΙΑΙΡΕΣΗ
34. *
*Κύτταρα πολυκύτταρου οργανισμού:
*διαφορετική
*δομή (μορφή)
*λειτουργία
*ίδια γονίδια
*Στα αρχικά στάδια της εμβρυογένεσης
τα κύτταρα εξειδικεύονται, για να
επιτελέσουν τις επιμέρους λειτουργίες
ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ
*ΠΩΣ?
*Μηχανισμοί που επιτρέπουν την
επιλεκτική έκφραση της γενετικής
πληροφορίας των κυττάρων, ώστε να
ακολουθούν τις οδηγίες που χρειάζονται
κάθε στιγμή ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΩΝ & ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ
35. *
*Escherichia coli 4.000 γονίδια
*γονίδια που μεταγράφονται συνεχώς (ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΝΑΓΚΕΣ)
*γονίδια που μεταγράφονται υπό ορισμένες συνθήκες περιβάλλοντος
(ΕΙΔΙΚΕΣ ΑΝΑΓΚΕΣ)
*π.χ. Τα βακτήρια E. coli χρησιμοποιούν ως πηγή άνθρακα τη γλυκόζη
* Λακτόζη = Γαλακτόζη + Γλυκόζη
*Αν δεν υπάρχει καθόλου γλυκόζη, αλλά υπάρχει λακτόζη, τότε το κύτταρο
είναι ικανό να διασπάσει το δισακχαρίτη και να χρησιμοποιήσει τη γλυκόζη;
* Διαθέτει 3 απαραίτητα ένζυμα για τη διάσπαση της λακτόζης
* Τα γονίδια που κωδικοποιούν τα ένζυμα αυτά βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο και
υπόκεινται σε ΚΟΙΝΗ ΡΥΘΜΙΣΗ (κοινός υποκινητής)
36. *
ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟ ΓΟΝΙΔΙΟ:
Κωδικοποιεί πρωτεΐνη
καταστολέα, που συνδέεται
μπροστά από τα γονίδια
των ενζύμων, για να μην
επιτρέπει τη σύνθεσή τους
ΥΠΟΚΙΝΗΤΗΣ: προσδένεται
η RNA πολυμεράση,
προκειμένου να ξεκινήσει η
μεταγραφή
ΧΕΙΡΙΣΤΗΣ: Περιοχή
πρόσδεσης της πρωτεΐνης –
καταστολέα, ακριβώς πριν
από τα γονίδια που
κωδικοποιούν τα ένζυμα για
τη διάσπαση της λακτόζης
& μετά τον υποκινητή,
ούτως ώστε να μπλοκάρεται
η πορεία της RNA
πολυμεράσης
ΔΟΜΙΚΑ ΓΟΝΙΔΙΑ:
Κωδικοποιούν τα 3 ένζυμα
για τη διάσπαση της
λακτόζης
* ΑΠΟΥΣΙΑ ΛΑΚΤΟΖΗΣ – ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΓΛΥΚΟΖΗΣ
* Το οπερόνιο δε μεταγράφεται/μεταφράζεται Τα γονίδια
βρίσκονται σε καταστολή
* ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΜΟΡΙΑ
* Χειριστής (αλληλουχία DNA)
* Καταστολέας (πρωτεΐνη)
* Η πρωτεΐνη-καταστολέας συνδέεται ισχυρά & εμποδίζει την
RNA πολυμεράση να ξεκινήσει τη μεταγραφή
* Συνεχής μεταγραφή ρυθμιστικού γονιδίο παραγωγή
καταστολέα πρόσδεση σε χειριστή
37. *
* ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΛΑΚΤΟΖΗΣ – ΑΠΟΥΣΙΑ ΓΛΥΚΟΖΗΣ
* Το οπερόνιο μεταγράφεται & μεταφράζεται
1. Η λακτόζη συνδέεται με την παραγόμενη πρωτεΐνη-
καταστολέα
2. Δεν μπορεί να προσδεθεί στο χειριστή
3. Η RNA πολυμεράση μπορεί να ξεκινήσει τη μεταγραφή
των δομικών γονιδίων
4. Παραγωγή των 3 ενζύμων για διάσπαση της λακτόζης σε
γλυκόζη & γαλακτόζη
5. Χρησιμοποίηση της γλυκόζης
ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟ ΓΟΝΙΔΙΟ:
Κωδικοποιεί πρωτεΐνη
καταστολέα, που συνδέεται
μπροστά από τα γονίδια
των ενζύμων, για να μην
επιτρέπει τη σύνθεσή τους
ΥΠΟΚΙΝΗΤΗΣ: προσδένεται
η RNA πολυμεράση,
προκειμένου να ξεκινήσει η
μεταγραφή
ΧΕΙΡΙΣΤΗΣ: Περιοχή
πρόσδεσης της πρωτεΐνης –
καταστολέα, ακριβώς πριν
από τα γονίδια που
κωδικοποιούν τα ένζυμα για
τη διάσπαση της λακτόζης
& μετά τον υποκινητή,
ούτως ώστε να μπλοκάρεται
η πορεία της RNA
πολυμεράσης
ΔΟΜΙΚΑ ΓΟΝΙΔΙΑ:
Κωδικοποιούν τα 3 ένζυμα
για τη διάσπαση της
λακτόζης
38. *
*Στους προκαρυωτικούς οργανισμούς τα γονίδια που παίρνουν μέρος
σε μια μεταβολική οδό οργανώνονται σε ομάδες που υπόκεινται σε
κοινό έλεγχο της έκφρασής τους (π.χ. διάσπαση λακτόζης,
βιοσύνθεση αμινοξέων, κτλ)
39. *
*Συγκεκριμένο πρόγραμμα προβλήματα λειτουργίας κυττάρων ΚΑΡΚΙΝΙΚΑ
*Ρύθμιση σε 4 επίπεδα:
1. ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΗΣ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΣ
*Ποια γονίδια θα μεταγραφούν
*Ταχύτητα μεταγραφής
2. ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΜΕΤΑ ΤΗ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ
*Διαδικασία ωρίμανσης του mRNA (ωρίμανση)
*Ταχύτητα εξόδου ωρίμου mRNA στο κυτταρόπλασμα
3. ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΗΣ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗΣ
*Χρόνος «ζωής» του mRNA στο κυτταρόπλασμα
*Ικανότητα πρόσδεσης στα ριβοσώματα
4. ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΜΕΤΑ ΤΗ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ
*Πιθανές τροποποιήσεις της πρωτεΐνης, για να είναι βιολογικά λειτουργική