SlideShare a Scribd company logo
1 of 51
Molekularna biologija
Nukleinske kiseline
djs
PREDMET I ZNAČAJ IZUČAVANJA
MOLEKULARNE BIOLOGIJE
Molekularna biologija (biohemijska
genetika) objašnjava osnovne procese
života, njihovu prirodu i povezanost.
U živim sistemima, prirodu i specifičnost
svakog procesa određuju geni, pa je
zadatak molekularne biologije da
tumačenjem regulacije i aktivnosti gena
objasni procese metabolizma.
BIOMAKROMOLEKULI
Živi sistemi (ćelije, organizmi) su izgrađeni od
velikog broja različitih molekula među kojima
su zastupljeni :
– mali molekuli jednostavne građe (voda, ugljen
dioksid, amonijak), nešto veći i složeniji koji
izgrađuju ćeliju(aminokiseline, nukleotidi, masne
kiseline, glicerol, monosaharidi) i
– veliki, složeni – biomakromolekuli (polisaharidi,
lipidi, proteini, nukleinske kiseline). Među
molekulima važnim za održavanje života poseban
značaj imaju nukleinske kiseline, kao “čuvari i
prenosioci” naslednih informacija i proteini kao
realizatori tih informacija.
Наследну материју чини
дезоксирибонуклеинска
киселина (ДНК).
Овај молекул се може
назвати наследном
супстанцом зато што има:
1. способност
саморепродукције:
способност да саму себе
ствара
2. способност да носи
генетичку информацију: да
контролише природу и
особеност свих
биохемиjских реакција у
организму од којих зависи
испољавање особина
организма;
3. способност промењивости
структуре и функције: на
основу ове особине може се
објаснити разноврсност
организама у природи и
њихова еволуција.
У периоду од 1940. до 1960.
прикупљен је читав низ
експерименталних података о
генетичким својствима ДНК.
Утврђено је да је:
1. садржај DNK у једној
хромозомској
гарнитури постојан
2. да је састав ДНК у
ћелијама организама
који припадају једној
врсти постојан,
3. дата је претпоставка да је
генетичка информација
садржана у сложеном
распореду 4 типа
нуклеотида у
полинуклеотидним ланцима
ДНК при чему је утврђено да је
количина аденина једнака
количини тимина, а количина
гуанина је једнака количини
цитозина.
4. Утврђено је и да ДНК
преноси генетичку
информацију са
родитеља на потомке
и то је први пут
утврђено код вируса.
NUKLEINSKE KISELINE
U prirodi postoje dve vrste nukleinskih
kiselina
– dezoksiribonukleinska kiselina (DNK) i
– ribonukleinskakiselina(RNK).
Obe su zastupljene u svim vrstama
organizama i veoma su značajne za
održavanje života i evoluciju živog sveta.
PRIMARNA STRUKTURA DNK
Osnovna gradivna jedinica DNK je nukleotid.
Svaki nukleotid se sastoji od tri komponente :
– jednog molekula azotne baze,
– jednog molekula šećera pentoze (dezoksiriboza)
– jedne fosfatne grupe.
Azotne baze mogu biti:
– purinske(purini):
adenin(A) i guanin(G)
– pirimidinske(pirimidini):
citozin(C) i timin(T).
• Jedinjenje koje nastaje od azotne baze i šećera pentoze
naziva se nukleozid. Azotna baza i pentoza su u nukleozidu
vezane glikozidnom vezom. Kada se za nukleozid veže
fosfatna grupa onda nastaje nukleotid. Nukleotidi su
međusobno povezani gradeći polinukleotidni lanac.
• Veze između nukleotida u tom lancu su fosfodiestarske i
ostvaruju se tako što se treći C-atom(C3’) pentoze jednog
nukleotida veže za peti C-atom(C5’) pentoze narednog
nukleotida u lancu.Takvim povezivanjem na jednom kraju
lanca ostaje slobodna hidroksilna grupa vezana za C3’ (taj
kraj se naziva 3’ kraj), a na drugom fosfatna grupa vezana za
C5’ atom (to je 5’ kraj). Početak polinukleotidnog lanca je
5' kraj.
Vrsta i redosled nukleotida DNK predstavlja njenu
primarnu strukturu i specifičan je za svaku vrstu.
Varijabilnost (promenljivost, različitost) primarne strukture
DNK je ogromna.
Broj različitih redosleda nukleotida je 4n, gde je n broj
nukleotida koji čine lanac DNK. Ako se npr. lanac DNK sastoji
od samo 100 nukleotida, bilo bi moguće predvideti postojanje
1056 molekula sa različitim redosledom nukleotida. Prirodni
molekuli DNK sastoje se od velikog broja nukleotida(najmanji
molekul DNK imaju virusi i on se sastoji od oko 5000
nukleotida) čime se obezbeđuje ogromna raznovrsnost
bioloških vrsta.
Linearno raspoređeni delovi DNK su geni.
Struktura gena je tačno određeni redosled nukleotida u
delu DNK.
SEKUNDARNA STRUKTURA
DNK
Sekundarnu strukturu DNK uspeli su da
odgonetnu Votson i Krik 1953.god.
Osnovu te strukture čini dvolančana
zavojnica (spirala).
T
G
C
GAA
TC T
AG
T C
A A
C
G
T
5′
5′
3′
3′
Dva polinukleotidna lanca , koja čine ovu zavojnicu, su
antiparalelna što znači da se naspram 5’ kraja jednog
lanca nalazi 3’ kraj drugog, i obrnuto.
vodonične veze
komplementarne
baze
5’
3’
3’
5’polinukleotidni lanci su antiparalelni
•Lanci su uvijeni
jedan oko drugog
tako da se duž
dvolančane
zavojnice prostiru
dva žljeba: veliki i
mali.
•DNK zavojnica
ima celom
dužinom isti
prečnik.
•Purinske i pirimidinske baze se nalaze u
unutrašnjosti zavojnice gusto spakovane jedna nad
drugom, a ravni baza su normalne na osu zavojnice.
•Fosfatne grupe su okrenute prema spoljašnjoj strani
i zajedno sa pentozama čine skelet zavojnice
Потребно је да се
наизменично веже по
10 пентоза и 10
фосфатних група да
би се формирао
спирални навој,
односно 11 пентоза се
нађе у оси прве.
Кад се вежу једна пуринска и
једна пиримидинска, одржава
се стално растојање међу
скелетним нитима молекула
ДНК зато што пар пурин -
пиримидин (без обзира да ли
је А-Т или G-C) има исту
величину 10.9nm, при чему је
растојање у пару 0.3nm
Комплементарност
У молекулу ДНК, А-Т се вежу са 2
водоничне везе, а G-С са 3
водоничне везе.
Пречник двоспирализованог ланца
ДНК је око 20nm.
Принцип комплементарности, на коме
се заснива секундарна структура ДНК,
омогућава да редослед база у једном
ланцу аутоматски одређује редослед
у другом.
Чаргафова правила
Односи броја база у молекулу су:
–А/Т= 1 и
–G/C=1
тј. број молекула А једнак броју
молакула Т, што важи и за G и C
исто тако је и број пуринских
нуклеотида једнак броју
пиримидинских нуклеотида тј.
А+G/Т+C= 1
Разлике међу
појединим
молекулима ДНК
заснивају се на
разликама у броју и
редоследу
нуклеотида, којих има
укупно четири типа.
Квантитативна
заступљеност парова G-C
односу на А-Т
карактеристична је за сваку
групу организама
Пар А-Т је чешће
заступљен код организама
на вишем ступњу
еволуције.
PRIMARNA I SEKUNDARNA
STRUKTURA RNK
Osnovna gradivna jedinica RNK je, kao i
kod DNK, nukleotid.
Nukleotidi DNK i RNK razlikuju se po
pirimidinskim bazama i pentozi : umesto
timina RNK ima uracil, a šećer je riboza.
RNK su jednolančani molekuli koji nastaju tako što
se nukleotidi povezuju fosfodiestarskim vezama.
Priroda ovih veza je ista kao u DNK, samo što umesto
dezoksiriboze učestvuje riboza. Unutar ovih
jednolančanih molekula komplementarne baze mogu
da nagrade kraće ili duže dvolančane, spiralizovane
delove spajajući se vodoničnim vezama (A=U ; GC).
Ti dvolančani delovi čine sekundarnu strukturu RNK .
U ćeliji postoje tri vrste RNK :
– informaciona RNK (i-RNK),
– transportna RNK (t-RNK) i
– ribozomska RNK (r-RNK).
Sve tri vrste nastaju prepisivanjem određenih delova
jednog lanca DNK, odnosno prepisivanjem gena.
RNK predstavljaju kopije gena.
Informaciona RNK nastaje prepisivanjem strukturnih gena
koji sadrže uputstvo za sintezu proteina. Uloga i-RNK je da
to uputstvo (informaciju) za sintezu proteina prenese do
ribozoma (mesto sinteze proteina). Sinteza i-RNK počinje onda
kada je ćeliji potreban neki protein, a kada se obezbedi
dovoljna količina proteina i-RNK biva razgrađena.Transportna
RNK nastaje prepisivanjem male grupe specifičnih gena.
Transportna RNK ima dvostruku ulogu: prevodi uputstvo
za sintezu proteina sa i-RNK u redosled aminokiselina u
proteinu i prenosi aminokiseline do ribozoma.
Ribozomska RNK nastaje prepisivanjem gena koji se
zajednički nazivaju »organizatori jedarceta«.Njena uloga je
da zajedno sa određenim proteinima nagradi ribozome.
Ćelije jednog organizma se međusobno razlikuju po i-RNK i t-
RNK koje sadrže dok su r-RNK i DNK u svim ćelijama jednog
organizma iste.
NUKLEINSKE KISELINE - SLIČNOSTI I RAZLIKE
DNK RNK
Primarna
struktura
(delovi
nukleotida)
Sekundarna
struktura
molekula
mesto u ćeliji
uloga
NUKLEINSKE KISELINE - SLIČNOSTI I RAZLIKE
DNK RNK
Primarna
struktura
(delovi
nukleotida)
1.dezoksiriboza
2.fosfatna grupa
3.azotna baza
a) purinska
-adenin
-guanin
b) pirimidinska
-timin
-citozin
1.riboza
2.fosfatna grupa
3.azotna baza
a) purinska
-adenin
-guanin
b) pirimidinska
-uracil
-citozin
Sekundarna
struktura
molekula
dvolančana spirala
jednolančan
molekul
mesto u ćeliji jedro jedro,citosol
uloga nosilac gena sinteza proteina
HROMATIN
Na osnovu molekulske mase DNK i podatka da jedan puni zavoj
ima dužinu od 3,4 nm, lako se može izračunati ukupna dužina
ispružene dvolančane zavojnice DNK u nekoj ćeliji. Tako, ukupna
dužina dvolančene DNK u jednoj jedinoj ćeliji čoveka iznosi oko 2 m.
Treba imati u vidu da je prečnik tipične ćelije oko 20 m, a njenog
jedra 5-10 m. Navedeni primeri jasno ukazuju da DNK mora biti
veoma čvrsto upakovana da bi se uopšte mogla smestiti u ćeliju. To
podrazumeva da pored sekundarne strukture, postoje i drugi nivoi
organizacije DNK. I zaista, u svim ćelijama DNK je
superspiralizovana, što znači da je dvostruka spirala još mnogo puta
ispresavijana i čvrsto upakovana. U tom pakovanju učestvuju
proteini sa kojima je DNK čvrsto vezana.
U svim ćelijama DNK se nalazi u hromozomima koji se pojavljuju u
jedru neposredno pre i za vreme ćelijske deobe. U periodu između
dve deobe (u interfazi) hromozomski materijal je raspoređen po
celom jedru kao difuzna masa i naziva se hromatin.
Hromatin eukariota se sastoji od DNK,
proteina i male količine RNK.
Proteini hromatina se svrstavaju u dve klase:
– histone i
– nehistonske proteine, pri čemu su histoni važni za
pakovanje DNK.
Hromatin(obrađen nekim enzimima) se pod
mikroskopom može videti kao, perlasta
struktura, tanka nit na kojoj su nanizane
perle.Tanka nit je DNK, a perle su kompleksi
DNK i histona nazvani nukleozomi.
Nuklozom
Nukleozom se sastoji od histonskog oktamera oko
koga je DNK namotana skoro 2 puta (tačnije 1,8 puta).
Oktamer se sastoji od 8 molekula histona : po dva
molekula histona H2A, H2B, H3 i H4.
Histon H1 je vezan za DNK na mestu gde ona ulazi i
napušta nukleozom. Između nukleozoma je tzv.
vezujuća(linker)
Pakovanjem u nukleozome DNK se prividno skraćuje
oko 7 puta, ali to još uvek nije dovoljno za smeštanje
DNK u jedro.Ta činjenica ukazuje na postojanje
dodatnih nivoa spiralizacije DNK kao što su solenoidne
strukture i dr.
HROMATIN = DNK + 2 KLASE PROTEINA
HISTONI H1; H2A; H2B; H3; H4
-mali proteini (100- 200 aminokiselina)
-20-30% ARGININ+ i LIZIN+
-visoko konzervirana A.K. sekvenca
-važni za strukturnu organizaciju hromatina
-nespecifični inhibitori ekspresije gena
NEHISTONI mala količina – nekoliko klasa
-enzimi replikacije i transkripcije
-modifikatori histona
-regulatorni proteini – specifični aktivatori gena
NUKLEOZOM
DNK H1 histon
nukleozom
jezgro 8 molekula histona: 2xH2A, 2xH2B, 2xH3, 2xH4
nukleozom
DNK
H1 histon
oktamerno
histonsko jezgro
30
nm
nukleozom
HROMATINSKA NIT
NUKLEOZOMNA NIT
2 nm
11 nm
30
nm
300
nm
700
nm
1400
nm
nukleozomi
30 nm
hromatinska
nit
metafazni
hromozom
Literatura
http://www.bionet-skola.com/w/Molekularna_biologija
Lazarević, M: Ogledi iz medicinske genetike, Beograd,
1986.
Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna
knjiga, Beograd
Matić, Gordana: Osnovi molekularne biologije, Zavet,
Beograd, 1997.
Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja,
Plato, Beograd, 2001.
Tatić, S, Kostić, G, Tatić, B: Humani genom, ZUNS,
Beograd, 2002.
Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar
za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002.

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Promet materije i energije u ćeliji
Promet materije i energije u ćelijiPromet materije i energije u ćeliji
Promet materije i energije u ćeliji
 
Ćelijske organele ribozomi, endoplazmatična mreža, Goldžijev aparat
Ćelijske organele ribozomi, endoplazmatična mreža, Goldžijev aparatĆelijske organele ribozomi, endoplazmatična mreža, Goldžijev aparat
Ćelijske organele ribozomi, endoplazmatična mreža, Goldžijev aparat
 
Građa ćelije
Građa ćelijeGrađa ćelije
Građa ćelije
 
Митоза и мејоза
Митоза и мејозаМитоза и мејоза
Митоза и мејоза
 
Homeostaza.pdf
Homeostaza.pdfHomeostaza.pdf
Homeostaza.pdf
 
Akcioni potencijal
Akcioni potencijalAkcioni potencijal
Akcioni potencijal
 
Mendelova pravila nasleđivanja
Mendelova pravila nasleđivanjaMendelova pravila nasleđivanja
Mendelova pravila nasleđivanja
 
7. Celijsko disanje, glikoliza, krebsov ciklus
7. Celijsko disanje, glikoliza, krebsov ciklus7. Celijsko disanje, glikoliza, krebsov ciklus
7. Celijsko disanje, glikoliza, krebsov ciklus
 
Replikacija DNK
Replikacija DNKReplikacija DNK
Replikacija DNK
 
Sistem organa za izlučivanje
Sistem organa za izlučivanjeSistem organa za izlučivanje
Sistem organa za izlučivanje
 
Proteini
Proteini Proteini
Proteini
 
Metabolizam
MetabolizamMetabolizam
Metabolizam
 
Genetika uvod, pravila nasledjivanja, odnosi medju alelima
Genetika uvod, pravila nasledjivanja, odnosi medju alelimaGenetika uvod, pravila nasledjivanja, odnosi medju alelima
Genetika uvod, pravila nasledjivanja, odnosi medju alelima
 
Mozak
MozakMozak
Mozak
 
Nervni sistem kičmenjaka
Nervni sistem kičmenjakaNervni sistem kičmenjaka
Nervni sistem kičmenjaka
 
Evoluciona biologija 2015
Evoluciona biologija 2015Evoluciona biologija 2015
Evoluciona biologija 2015
 
Sistem organa za disanje
Sistem organa za disanjeSistem organa za disanje
Sistem organa za disanje
 
Evolucioni mehanizmi
Evolucioni mehanizmiEvolucioni mehanizmi
Evolucioni mehanizmi
 
Fotosinteza
FotosintezaFotosinteza
Fotosinteza
 
Mutacije
MutacijeMutacije
Mutacije
 

Viewers also liked (12)

Transpiracija
TranspiracijaTranspiracija
Transpiracija
 
Imunski sistem i vakcinacija
Imunski sistem i vakcinacijaImunski sistem i vakcinacija
Imunski sistem i vakcinacija
 
Ekologija čovekovih predaka
Ekologija čovekovih predakaEkologija čovekovih predaka
Ekologija čovekovih predaka
 
Zbirka ljubica lalić
Zbirka ljubica lalićZbirka ljubica lalić
Zbirka ljubica lalić
 
Cula 2017
Cula 2017Cula 2017
Cula 2017
 
Logo simbolizam boja
Logo simbolizam bojaLogo simbolizam boja
Logo simbolizam boja
 
Informacioni molekuli
Informacioni molekuliInformacioni molekuli
Informacioni molekuli
 
Alge
AlgeAlge
Alge
 
004 neurofiziologija uvod1b
004 neurofiziologija   uvod1b004 neurofiziologija   uvod1b
004 neurofiziologija uvod1b
 
Fiziologija zivotinja uvod 2016
Fiziologija zivotinja   uvod 2016Fiziologija zivotinja   uvod 2016
Fiziologija zivotinja uvod 2016
 
Autonomni nervni sistem
Autonomni nervni sistemAutonomni nervni sistem
Autonomni nervni sistem
 
Mehanizmi nasledjivanja 2017
Mehanizmi nasledjivanja 2017Mehanizmi nasledjivanja 2017
Mehanizmi nasledjivanja 2017
 

Similar to Nukleinske kiseline 2016 djs

Biohemija 7 genetska-informacija
Biohemija 7 genetska-informacijaBiohemija 7 genetska-informacija
Biohemija 7 genetska-informacija
Natasa Spasic
 
презентација
презентацијапрезентација
презентација
SSSSzare
 
Генетика за Музичку школу
Генетика за Музичку школуГенетика за Музичку школу
Генетика за Музичку школу
Violeta Djuric
 
organele za sintezu proteina i lipida.pptx
organele za sintezu proteina i lipida.pptxorganele za sintezu proteina i lipida.pptx
organele za sintezu proteina i lipida.pptx
sanjans2
 

Similar to Nukleinske kiseline 2016 djs (20)

Molekularna biologija pms 2014
Molekularna biologija pms 2014Molekularna biologija pms 2014
Molekularna biologija pms 2014
 
Nukleinske kiseline i proteini
Nukleinske kiseline i proteini Nukleinske kiseline i proteini
Nukleinske kiseline i proteini
 
Informacionimolekuli 170911035445 (1)
Informacionimolekuli 170911035445 (1)Informacionimolekuli 170911035445 (1)
Informacionimolekuli 170911035445 (1)
 
Biohemija 7 genetska-informacija
Biohemija 7 genetska-informacijaBiohemija 7 genetska-informacija
Biohemija 7 genetska-informacija
 
Једро
ЈедроЈедро
Једро
 
презентација
презентацијапрезентација
презентација
 
Цитологија
ЦитологијаЦитологија
Цитологија
 
2. Оrganske materije u celiji
2. Оrganske materije u celiji2. Оrganske materije u celiji
2. Оrganske materije u celiji
 
08 Једро.ppt
08 Једро.ppt08 Једро.ppt
08 Једро.ppt
 
Генетика за Музичку школу
Генетика за Музичку школуГенетика за Музичку школу
Генетика за Музичку школу
 
Molekularna biologija i nnn
Molekularna biologija i nnnMolekularna biologija i nnn
Molekularna biologija i nnn
 
Translacija
TranslacijaTranslacija
Translacija
 
L149 - Biologija - Molekularna biologija - Jovana Radenković - Radica Dimitri...
L149 - Biologija - Molekularna biologija - Jovana Radenković - Radica Dimitri...L149 - Biologija - Molekularna biologija - Jovana Radenković - Radica Dimitri...
L149 - Biologija - Molekularna biologija - Jovana Radenković - Radica Dimitri...
 
L176 - Biologija - Proteini - Bojan Ćirić - Radica Dimitrijević
L176 - Biologija - Proteini - Bojan Ćirić - Radica DimitrijevićL176 - Biologija - Proteini - Bojan Ćirić - Radica Dimitrijević
L176 - Biologija - Proteini - Bojan Ćirić - Radica Dimitrijević
 
Митохондрије Б.Живковић
Митохондрије Б.ЖивковићМитохондрије Б.Живковић
Митохондрије Б.Живковић
 
L200 - Biologija - Molekularna biologija - Milena Petrović - Radica Dimitrijević
L200 - Biologija - Molekularna biologija - Milena Petrović - Radica DimitrijevićL200 - Biologija - Molekularna biologija - Milena Petrović - Radica Dimitrijević
L200 - Biologija - Molekularna biologija - Milena Petrović - Radica Dimitrijević
 
6. Organske materije u celiji
6. Organske materije u celiji6. Organske materije u celiji
6. Organske materije u celiji
 
organele za sintezu proteina i lipida.pptx
organele za sintezu proteina i lipida.pptxorganele za sintezu proteina i lipida.pptx
organele za sintezu proteina i lipida.pptx
 
Нивои организације живих бића
Нивои организације живих бићаНивои организације живих бића
Нивои организације живих бића
 
L218 - Biologija - Molekularna biologija - Katarina Petrović - Danijela Veljk...
L218 - Biologija - Molekularna biologija - Katarina Petrović - Danijela Veljk...L218 - Biologija - Molekularna biologija - Katarina Petrović - Danijela Veljk...
L218 - Biologija - Molekularna biologija - Katarina Petrović - Danijela Veljk...
 

More from Ljubica Lalić Profesorski Profil

More from Ljubica Lalić Profesorski Profil (17)

Populaciona genetika
Populaciona genetikaPopulaciona genetika
Populaciona genetika
 
Srce
SrceSrce
Srce
 
Krvne grupe
Krvne grupeKrvne grupe
Krvne grupe
 
Regulacija fotosinteze c4 i cam
Regulacija fotosinteze   c4 i camRegulacija fotosinteze   c4 i cam
Regulacija fotosinteze c4 i cam
 
Oksidativni metabolizam
Oksidativni metabolizamOksidativni metabolizam
Oksidativni metabolizam
 
Upijanje vode putem korena
Upijanje vode putem korenaUpijanje vode putem korena
Upijanje vode putem korena
 
Poreklo i evolucija čoveka
Poreklo i evolucija čovekaPoreklo i evolucija čoveka
Poreklo i evolucija čoveka
 
Paleobiologija 2 lj 2015
Paleobiologija 2 lj 2015Paleobiologija 2 lj 2015
Paleobiologija 2 lj 2015
 
Mehanizmi nasledjivanja 2014
Mehanizmi nasledjivanja 2014Mehanizmi nasledjivanja 2014
Mehanizmi nasledjivanja 2014
 
Od genadoeugenike pms 2017
Od genadoeugenike pms 2017Od genadoeugenike pms 2017
Od genadoeugenike pms 2017
 
Reakcije glikolize i krebsovog ciklusa
Reakcije glikolize i  krebsovog ciklusaReakcije glikolize i  krebsovog ciklusa
Reakcije glikolize i krebsovog ciklusa
 
Znacaj vode za biljku
Znacaj vode za biljkuZnacaj vode za biljku
Znacaj vode za biljku
 
Ekologija - osnovni pojmovi
Ekologija - osnovni pojmoviEkologija - osnovni pojmovi
Ekologija - osnovni pojmovi
 
Chordata 1
Chordata 1Chordata 1
Chordata 1
 
организација животиња
организација животињаорганизација животиња
организација животиња
 
Bolesti pluća
Bolesti plućaBolesti pluća
Bolesti pluća
 
Bakterije
BakterijeBakterije
Bakterije
 

Nukleinske kiseline 2016 djs

  • 2. PREDMET I ZNAČAJ IZUČAVANJA MOLEKULARNE BIOLOGIJE Molekularna biologija (biohemijska genetika) objašnjava osnovne procese života, njihovu prirodu i povezanost. U živim sistemima, prirodu i specifičnost svakog procesa određuju geni, pa je zadatak molekularne biologije da tumačenjem regulacije i aktivnosti gena objasni procese metabolizma.
  • 3. BIOMAKROMOLEKULI Živi sistemi (ćelije, organizmi) su izgrađeni od velikog broja različitih molekula među kojima su zastupljeni : – mali molekuli jednostavne građe (voda, ugljen dioksid, amonijak), nešto veći i složeniji koji izgrađuju ćeliju(aminokiseline, nukleotidi, masne kiseline, glicerol, monosaharidi) i – veliki, složeni – biomakromolekuli (polisaharidi, lipidi, proteini, nukleinske kiseline). Među molekulima važnim za održavanje života poseban značaj imaju nukleinske kiseline, kao “čuvari i prenosioci” naslednih informacija i proteini kao realizatori tih informacija.
  • 4. Наследну материју чини дезоксирибонуклеинска киселина (ДНК). Овај молекул се може назвати наследном супстанцом зато што има:
  • 6. 2. способност да носи генетичку информацију: да контролише природу и особеност свих биохемиjских реакција у организму од којих зависи испољавање особина организма;
  • 7. 3. способност промењивости структуре и функције: на основу ове особине може се објаснити разноврсност организама у природи и њихова еволуција.
  • 8. У периоду од 1940. до 1960. прикупљен је читав низ експерименталних података о генетичким својствима ДНК. Утврђено је да је:
  • 9. 1. садржај DNK у једној хромозомској гарнитури постојан
  • 10. 2. да је састав ДНК у ћелијама организама који припадају једној врсти постојан,
  • 11. 3. дата је претпоставка да је генетичка информација садржана у сложеном распореду 4 типа нуклеотида у полинуклеотидним ланцима ДНК при чему је утврђено да је количина аденина једнака количини тимина, а количина гуанина је једнака количини цитозина.
  • 12. 4. Утврђено је и да ДНК преноси генетичку информацију са родитеља на потомке и то је први пут утврђено код вируса.
  • 13. NUKLEINSKE KISELINE U prirodi postoje dve vrste nukleinskih kiselina – dezoksiribonukleinska kiselina (DNK) i – ribonukleinskakiselina(RNK). Obe su zastupljene u svim vrstama organizama i veoma su značajne za održavanje života i evoluciju živog sveta.
  • 14.
  • 15. PRIMARNA STRUKTURA DNK Osnovna gradivna jedinica DNK je nukleotid. Svaki nukleotid se sastoji od tri komponente : – jednog molekula azotne baze, – jednog molekula šećera pentoze (dezoksiriboza) – jedne fosfatne grupe. Azotne baze mogu biti: – purinske(purini): adenin(A) i guanin(G) – pirimidinske(pirimidini): citozin(C) i timin(T).
  • 16.
  • 17.
  • 18. • Jedinjenje koje nastaje od azotne baze i šećera pentoze naziva se nukleozid. Azotna baza i pentoza su u nukleozidu vezane glikozidnom vezom. Kada se za nukleozid veže fosfatna grupa onda nastaje nukleotid. Nukleotidi su međusobno povezani gradeći polinukleotidni lanac. • Veze između nukleotida u tom lancu su fosfodiestarske i ostvaruju se tako što se treći C-atom(C3’) pentoze jednog nukleotida veže za peti C-atom(C5’) pentoze narednog nukleotida u lancu.Takvim povezivanjem na jednom kraju lanca ostaje slobodna hidroksilna grupa vezana za C3’ (taj kraj se naziva 3’ kraj), a na drugom fosfatna grupa vezana za C5’ atom (to je 5’ kraj). Početak polinukleotidnog lanca je 5' kraj.
  • 19.
  • 20. Vrsta i redosled nukleotida DNK predstavlja njenu primarnu strukturu i specifičan je za svaku vrstu. Varijabilnost (promenljivost, različitost) primarne strukture DNK je ogromna. Broj različitih redosleda nukleotida je 4n, gde je n broj nukleotida koji čine lanac DNK. Ako se npr. lanac DNK sastoji od samo 100 nukleotida, bilo bi moguće predvideti postojanje 1056 molekula sa različitim redosledom nukleotida. Prirodni molekuli DNK sastoje se od velikog broja nukleotida(najmanji molekul DNK imaju virusi i on se sastoji od oko 5000 nukleotida) čime se obezbeđuje ogromna raznovrsnost bioloških vrsta. Linearno raspoređeni delovi DNK su geni. Struktura gena je tačno određeni redosled nukleotida u delu DNK.
  • 21. SEKUNDARNA STRUKTURA DNK Sekundarnu strukturu DNK uspeli su da odgonetnu Votson i Krik 1953.god. Osnovu te strukture čini dvolančana zavojnica (spirala).
  • 22.
  • 23. T G C GAA TC T AG T C A A C G T 5′ 5′ 3′ 3′ Dva polinukleotidna lanca , koja čine ovu zavojnicu, su antiparalelna što znači da se naspram 5’ kraja jednog lanca nalazi 3’ kraj drugog, i obrnuto.
  • 24. vodonične veze komplementarne baze 5’ 3’ 3’ 5’polinukleotidni lanci su antiparalelni •Lanci su uvijeni jedan oko drugog tako da se duž dvolančane zavojnice prostiru dva žljeba: veliki i mali. •DNK zavojnica ima celom dužinom isti prečnik. •Purinske i pirimidinske baze se nalaze u unutrašnjosti zavojnice gusto spakovane jedna nad drugom, a ravni baza su normalne na osu zavojnice. •Fosfatne grupe su okrenute prema spoljašnjoj strani i zajedno sa pentozama čine skelet zavojnice
  • 25.
  • 26. Потребно је да се наизменично веже по 10 пентоза и 10 фосфатних група да би се формирао спирални навој, односно 11 пентоза се нађе у оси прве.
  • 27. Кад се вежу једна пуринска и једна пиримидинска, одржава се стално растојање међу скелетним нитима молекула ДНК зато што пар пурин - пиримидин (без обзира да ли је А-Т или G-C) има исту величину 10.9nm, при чему је растојање у пару 0.3nm
  • 28. Комплементарност У молекулу ДНК, А-Т се вежу са 2 водоничне везе, а G-С са 3 водоничне везе. Пречник двоспирализованог ланца ДНК је око 20nm. Принцип комплементарности, на коме се заснива секундарна структура ДНК, омогућава да редослед база у једном ланцу аутоматски одређује редослед у другом.
  • 29. Чаргафова правила Односи броја база у молекулу су: –А/Т= 1 и –G/C=1 тј. број молекула А једнак броју молакула Т, што важи и за G и C исто тако је и број пуринских нуклеотида једнак броју пиримидинских нуклеотида тј. А+G/Т+C= 1
  • 30.
  • 31.
  • 32.
  • 33. Разлике међу појединим молекулима ДНК заснивају се на разликама у броју и редоследу нуклеотида, којих има укупно четири типа.
  • 34. Квантитативна заступљеност парова G-C односу на А-Т карактеристична је за сваку групу организама Пар А-Т је чешће заступљен код организама на вишем ступњу еволуције.
  • 35. PRIMARNA I SEKUNDARNA STRUKTURA RNK Osnovna gradivna jedinica RNK je, kao i kod DNK, nukleotid. Nukleotidi DNK i RNK razlikuju se po pirimidinskim bazama i pentozi : umesto timina RNK ima uracil, a šećer je riboza.
  • 36.
  • 37. RNK su jednolančani molekuli koji nastaju tako što se nukleotidi povezuju fosfodiestarskim vezama. Priroda ovih veza je ista kao u DNK, samo što umesto dezoksiriboze učestvuje riboza. Unutar ovih jednolančanih molekula komplementarne baze mogu da nagrade kraće ili duže dvolančane, spiralizovane delove spajajući se vodoničnim vezama (A=U ; GC). Ti dvolančani delovi čine sekundarnu strukturu RNK . U ćeliji postoje tri vrste RNK : – informaciona RNK (i-RNK), – transportna RNK (t-RNK) i – ribozomska RNK (r-RNK). Sve tri vrste nastaju prepisivanjem određenih delova jednog lanca DNK, odnosno prepisivanjem gena. RNK predstavljaju kopije gena.
  • 38. Informaciona RNK nastaje prepisivanjem strukturnih gena koji sadrže uputstvo za sintezu proteina. Uloga i-RNK je da to uputstvo (informaciju) za sintezu proteina prenese do ribozoma (mesto sinteze proteina). Sinteza i-RNK počinje onda kada je ćeliji potreban neki protein, a kada se obezbedi dovoljna količina proteina i-RNK biva razgrađena.Transportna RNK nastaje prepisivanjem male grupe specifičnih gena. Transportna RNK ima dvostruku ulogu: prevodi uputstvo za sintezu proteina sa i-RNK u redosled aminokiselina u proteinu i prenosi aminokiseline do ribozoma. Ribozomska RNK nastaje prepisivanjem gena koji se zajednički nazivaju »organizatori jedarceta«.Njena uloga je da zajedno sa određenim proteinima nagradi ribozome. Ćelije jednog organizma se međusobno razlikuju po i-RNK i t- RNK koje sadrže dok su r-RNK i DNK u svim ćelijama jednog organizma iste.
  • 39. NUKLEINSKE KISELINE - SLIČNOSTI I RAZLIKE DNK RNK Primarna struktura (delovi nukleotida) Sekundarna struktura molekula mesto u ćeliji uloga
  • 40. NUKLEINSKE KISELINE - SLIČNOSTI I RAZLIKE DNK RNK Primarna struktura (delovi nukleotida) 1.dezoksiriboza 2.fosfatna grupa 3.azotna baza a) purinska -adenin -guanin b) pirimidinska -timin -citozin 1.riboza 2.fosfatna grupa 3.azotna baza a) purinska -adenin -guanin b) pirimidinska -uracil -citozin Sekundarna struktura molekula dvolančana spirala jednolančan molekul mesto u ćeliji jedro jedro,citosol uloga nosilac gena sinteza proteina
  • 41. HROMATIN Na osnovu molekulske mase DNK i podatka da jedan puni zavoj ima dužinu od 3,4 nm, lako se može izračunati ukupna dužina ispružene dvolančane zavojnice DNK u nekoj ćeliji. Tako, ukupna dužina dvolančene DNK u jednoj jedinoj ćeliji čoveka iznosi oko 2 m. Treba imati u vidu da je prečnik tipične ćelije oko 20 m, a njenog jedra 5-10 m. Navedeni primeri jasno ukazuju da DNK mora biti veoma čvrsto upakovana da bi se uopšte mogla smestiti u ćeliju. To podrazumeva da pored sekundarne strukture, postoje i drugi nivoi organizacije DNK. I zaista, u svim ćelijama DNK je superspiralizovana, što znači da je dvostruka spirala još mnogo puta ispresavijana i čvrsto upakovana. U tom pakovanju učestvuju proteini sa kojima je DNK čvrsto vezana. U svim ćelijama DNK se nalazi u hromozomima koji se pojavljuju u jedru neposredno pre i za vreme ćelijske deobe. U periodu između dve deobe (u interfazi) hromozomski materijal je raspoređen po celom jedru kao difuzna masa i naziva se hromatin.
  • 42. Hromatin eukariota se sastoji od DNK, proteina i male količine RNK. Proteini hromatina se svrstavaju u dve klase: – histone i – nehistonske proteine, pri čemu su histoni važni za pakovanje DNK. Hromatin(obrađen nekim enzimima) se pod mikroskopom može videti kao, perlasta struktura, tanka nit na kojoj su nanizane perle.Tanka nit je DNK, a perle su kompleksi DNK i histona nazvani nukleozomi.
  • 43. Nuklozom Nukleozom se sastoji od histonskog oktamera oko koga je DNK namotana skoro 2 puta (tačnije 1,8 puta). Oktamer se sastoji od 8 molekula histona : po dva molekula histona H2A, H2B, H3 i H4. Histon H1 je vezan za DNK na mestu gde ona ulazi i napušta nukleozom. Između nukleozoma je tzv. vezujuća(linker) Pakovanjem u nukleozome DNK se prividno skraćuje oko 7 puta, ali to još uvek nije dovoljno za smeštanje DNK u jedro.Ta činjenica ukazuje na postojanje dodatnih nivoa spiralizacije DNK kao što su solenoidne strukture i dr.
  • 44. HROMATIN = DNK + 2 KLASE PROTEINA HISTONI H1; H2A; H2B; H3; H4 -mali proteini (100- 200 aminokiselina) -20-30% ARGININ+ i LIZIN+ -visoko konzervirana A.K. sekvenca -važni za strukturnu organizaciju hromatina -nespecifični inhibitori ekspresije gena NEHISTONI mala količina – nekoliko klasa -enzimi replikacije i transkripcije -modifikatori histona -regulatorni proteini – specifični aktivatori gena
  • 45. NUKLEOZOM DNK H1 histon nukleozom jezgro 8 molekula histona: 2xH2A, 2xH2B, 2xH3, 2xH4
  • 46.
  • 49. 2 nm 11 nm 30 nm 300 nm 700 nm 1400 nm nukleozomi 30 nm hromatinska nit metafazni hromozom
  • 50.
  • 51. Literatura http://www.bionet-skola.com/w/Molekularna_biologija Lazarević, M: Ogledi iz medicinske genetike, Beograd, 1986. Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd Matić, Gordana: Osnovi molekularne biologije, Zavet, Beograd, 1997. Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001. Tatić, S, Kostić, G, Tatić, B: Humani genom, ZUNS, Beograd, 2002. Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002.