Βιολογία Γ’ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης
*
*
*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
*
*
*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
*
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)
*
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
*
Α: Ασυνεχής αλυσίδα, Β: Συνεχής αλυσίδα. 1: DNA πολυμεράσες, 2: DNA δεσμάση, 3:
Πρωταρχικό τμήμα (RNA), 4: Πριμόσωμα, 5: DNA ελικάση
*
*
*
*
*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
*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
*
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
*
*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
*Μεταγραφικοί παράγοντες: πρωτείνες που βοηθούν στη σύνδεση
της RNA πολυμεράσης στον υποκινητή
*ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ = ΥΠΟΚΙΝΗΤΗΣ + ΜΕΤΑΓΡΑΦΙΚΟΙ
ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
*
*Πρόσδεση της RNA πολυμεράσης στον υποκινητή
*
*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: GC, CG, TA, AU
*
*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
*
*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
*
*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)
*
*
*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)
*
*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!
*
*Τριάδα νουκλεοτιδίων (τριπλέτα)  κωδικόνιο
*mRNA
*DNA (κωδική αλυσίδα) [ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Αντί για U  T]
*
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
*
*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
*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
*
*
*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)
*…
*
*Σταμάτημα: κωδικόνιο λήξης (δεν υπάρχουν αντίστοιχα tRNA!!)
*Απελευθέρωση:
1. τελευταίου tRNA
2. πολυπεπτιδικής αλυσίδας
*
*
*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
*
*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
*
*Προσαρμογή του οργανισμού σε εναλλαγές του περιβάλλοντος
*Συνθήκες για βασική λειτουργία:
1. ΑΥΞΗΣΗ
2. ΔΙΑΙΡΕΣΗ
*
*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
*
*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)
*
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
*
* 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
*
*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)
*
*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

2

  • 1.
    Βιολογία Γ’ ΛυκείουΘετικής Κατεύθυνσης *
  • 2.
    * *Τα 2 θυγατρικάμόρια 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
  • 3.
  • 4.
  • 5.
    *Μικρότερου μεγέθους DNA *ΚυκλικόDNA *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
  • 9.
  • 10.
  • 11.
  • 12.
    * *Ροή της γενετικήςπληροφορίας: *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: καθορισμένησειρά 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: πρωτείνεςπου βοηθούν στη σύνδεση της RNA πολυμεράσης στον υποκινητή *ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ = ΥΠΟΚΙΝΗΤΗΣ + ΜΕΤΑΓΡΑΦΙΚΟΙ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ *
  • 17.
    *Πρόσδεση της RNAπολυμεράσης στον υποκινητή *
  • 18.
    *Τοπικό ξετύλιγμα τηςδιπλής 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: GC, CG, TA, AU *
  • 19.
    *Η RNA πολυμεράσησυναντά στο τέλος του γονιδίου τις αλληλουχίες λήξης μεταγραφής  ειδικές αλληλουχίες (DNA) που επιτρέπουν την απελευθέρωση του RNA και της RNA πολυμεράσης *
  • 20.
    *Απελευθέρωση του RNAκαι 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 ημεταγραφή  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 γονίδιατων 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 έκφρασηπρωτεϊνών  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!
  • 24.
    * *Τριάδα νουκλεοτιδίων (τριπλέτα) κωδικόνιο *mRNA *DNA (κωδική αλυσίδα) [ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Αντί για U  T]
  • 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, πουχρειάζονται: 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. Μικρήυπομονάδα 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 συνδεδεμένομε 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) *…
  • 29.
    * *Σταμάτημα: κωδικόνιο λήξης(δεν υπάρχουν αντίστοιχα tRNA!!) *Απελευθέρωση: 1. τελευταίου tRNA 2. πολυπεπτιδικής αλυσίδας
  • 30.
  • 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: ενεργοποίησηγονιδίου  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 οργανισμούσε 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 οργανισμούςτα 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