1. MOLEKULARNA BIOLOGIJA
• Proučava čuvanje, 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
13. Hromatin
• Jedrov materijal
• Izgrađen od DNK i baznih proteina histona
Hromozomi
• Najviši stepen kondenzacije hromatina
• Vidljivi u deobi ćelije
15. PROTEINI
• U njihov sastav ulaze: C, H, O i N
• Makromolekuli izgrađeni od 20 vrsta
amino-kiselina povezanih međusobno
peptidnim vezama u linearni polipetidni
lanac
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
26. GENOM
• Ukupna DNK u 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
29. Organizacija genoma
• Unikalna DNK: 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
• DNK koja kodira proteine čini
samo 3% genoma
• Ostala DNK – 97%
31. GEN
• Deo DNK koji se transkribuje u
informacionu RNK, ribozomalnu RNK ili
transportnu RNK
• Gen koji se transkribuje u iRNK nosi
informaciju za sintezu proteina
32. Geni prokariota i eukariota
• Kontinuirani geni:
sadrže samo
kodirajuću DNK
• Diskontinuirani
geni: sadrže
egzone
(kodirajuće
delove) i introne
(nekodirajuće
delove)
33. transkripcija gena
isecanje introna i
spajanje egzona
DNK
primarni
transkript
iRNK
transport iRNK u
citoplazmu
egzon intron egzon intron egzon
RNK
36. • Prenos i ekspresija genetičke
informacije ostvaruje se kroz procese:
Replikacije – sinteze DNK
Transkripcije – sinteze RNK
Translacije – sinteze proteina
41. Genetički kod
• Skup pravila 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 C A 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
44. 5' U C A 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
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
53. Tok replikacije
• Helikaza raskida 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 DNK je
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
• Replikacija počinje
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
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
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 introna i
spajanje egzona
DNK
primarni
transkript
iRNK
transport iRNK u
citoplazmu
egzon intron egzon intron egzon
RNK
Obrada primarnog transkripta
62. TRANSLACIJA
• Proces sinteze proteina, 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
65. Transportne RNK
• Oblik slova “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
G C 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
68. Met
U A C
Val
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
formiranje
peptidne veze
AP
INICIJACIJA
START
69. Val
C A A
Met
U A 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
Met Val
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
C C 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 Gly Asp
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 Gly Asp 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 Gly Asp 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 Gly Asp 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
Met Val 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 je proces 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 odrigrava u 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. U fazi 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.
