ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ

ΜΑΘΗΜΑ 1&2

ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΡΑΜΠΙΑΣ PhDΜΟΡΙΑΚΟΣ ΒΙΟΛΟΓΟΣ

ΤΕΙ ΑΘΗΝΑΣ

ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΡΑΜΠΙΑΣ PhDΜοριακός ΒιολόγοςΜεταδιδακτορικός υπότροφοςΙατροβιολογικό Ίδρυμα Ακαδημίας Αθηνών

• Email: rampias@gmail.com

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ

Μοριακή Βιολογία ειναι ο κλάδος της Βιολογίας που μελετά την γονιδιακή δομή και λειτουργία σε μοριακό επίπεδο.

Το πεδίο της μοριακής βιολογίας επικαλύπτεται απο άλλους κλάδους της βιολογίας όπως η γενετική και η βιοχημεία.

Το πεδίο της εφαρμοσμένης μοριακής βιολογίας επικεντρώνεται σε εφαρμογές της μοριακής βιολογίας σε διάφορους τομείς, όπως στην υγεία, την βιοτεχνολογία, την μικροβιολογία, την κλινική διαγνωστική κ.τ.λ

ΜΑΘΗΜΑ 1&2

1. ΣΥΝΤΟΜΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΔΟΓΜΑ ΤΗΣ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ2. Η ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑ3. ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΣΕ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥΣ/ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥΣ4. ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ DNA5. ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ6. ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ7. ΡΥΘΜΙΣΗ ΓΟΝΙΔΙΑΚΗΣ ΕΚΦΡΑΣΗΣ8. ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ

Η ΡΟΗΣ ΤΗΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΕΙΝΑΙ ΚΟΙΝΗ ΣΕ ΟΛΟΥΣ ΤΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ

ΤΟ ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΔΟΓΜΑ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΟΙ ΠΑΡΑΛΛΑΓΕΣ ΤΟΥ

Κεντρικό δόγμα Βιολογίας (F.Crick, 1958) DNA → RNA → πρωτεΐνεςΣήμερα λόγω: 1) ύπαρξης ιών με γενετικό υλικό RNA2) του ενζύμου αντίστροφη μεταγραφάση που χρησιμοποιεί ως καλούπι το RNA για να συνθέσει DNA3) ύπαρξης ορισμένων ιών στους οποίους το RNA αυτοδιπλασιάζεται

Το κεντρικό δόγμα της Βιολογίας γίνεται:

DNA ⇄ RNA → πρωτεΐνες Νουκλεϊκά οξέα → πρωτεΐνες

Αντιγραφή → διαιώνιση γενετικής πληροφορίας

Μεταγραφή καθορίζει:• ποια γονίδια θα εκφραστούν• σε ποιους ιστούς • σε ποιο στάδιο ανάπτυξης

Μετάφραση: χρησιμοποιεί την πληροφορία → σύνθεση πολυπεπτιδίου

Δύο κατηγορίες γονιδίων1. Γονίδια που μεταγράφονται σε mRNA και μεταφράζονται σε πρωτεΐνες2. Γονίδια που μεταγράφονται και παράγουν tRNA, rRNA και snRNA

Είδη RNA Αγγελιοφόρο RNA (mRNA): μεταφέρει την

πληροφορία → σύνθεση πρωτεΐνηςΡιβοσωμικό RNA (rRNA): συνδέεται με πρωτεΐνες →

σχηματίζει το ριβόσωμα (απαραίτητο για την πρωτεϊνοσύνθεση)

Μεταφορικό RNA (tRNA): μεταφέρει συγκεκριμένο αμινοξύ στο σημείο της πρωτεϊνοσύνθεσης

Μικρό πυρηνικό RNA (snRNA): συνδέεται με πρωτεΐνες → σχηματίζει μικρά ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σύμπλοκα → καταλύει την ωρίμανση του mRNA

(μόνο στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς)

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ Α.

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ Β.

Ο ΟΓΚΟΣ ΤΗΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΕΙΝΑΙ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΣ ΑΝΑΜΕΣΑ ΣΕ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥΣ ΚΑΙ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥΣ

ΤΟ ΜΕΓΕΘΟΣ ΤΟΥ ΓΟΝΙΔΙΩΜΑΤΟΣ ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΕΥΘΕΩΣ ΑΝΑΛΟΓΟ ΜΕ ΤΟΝ ΑΡΙΘΜΟ ΤΩΝ ΓΟΝΙΔΙΩΝ ΣΤΟΥΣ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥΣ

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΧΡΩΜΑΤΙΝΗΣ ΣΤΟ ΕΥΚΑΡΥΣΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ

ΚΑΡΥΟΤΥΠΟΣ

ΧΡΩΜΟΣΩΜΑΤΑ

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΧΡΩΜΑΤΙΝΗΣ ΣΤΟ ΕΥΚΑΡΥΣΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ

Η ΡΟΗ ΤΗΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΕΙΝΑΙ ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΣΤΟ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ

ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΔΕΟΞΥΡΙΒΟΝΟΥΚΛΕΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ (DNA) Α.

ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΔΕΟΞΥΡΙΒΟΝΟΥΚΛΕΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ

Ιδιότητες της διπλής έλικας του DNA

Η ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ DNA ΕΙΝΑΙ ΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΗ ΜΕ ΤΗΝΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ

Η ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ DNA ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ ΚΑΤΑ ΤΗΝ S ΦΑΣΗ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΥ ΚΥΚΛΟΥ

Η ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ ΕΙΝΑΙ ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗΤΟΥ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΤΗΝ ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΣΤΩΝ ΤΟΥ

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ/ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ ΓΕΝΟΜΙΚΟΥ DNA.

ΑΝΑΠΤΥΞΗ, ΓΗΡΑΝΣΗ

Α

Β

C

ΚΑΡΚΙΝΟΣ

ΕΠΑΓΩΓΗ ΤΗΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΔΙΑΙΡΕΣΗΣΑΥΞΗΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ

Ημισυντηρητικός μηχανισμός διπλασιασμού του DNA

Η ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ DNA ΠΡΟΥΠΟΘΕΤΕΙ ΤΗΝ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ ΠΟΛΛΩΝ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝΚΑΙ ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ

Η ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΗΣ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ ΓΙΝΕΤΑΙ ΠΑΝΤΑ ΣΤΗΝ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ5’ -> 3’

ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ DNAΓίνεται μόνο μια φορά πριν την κυτταρική διαίρεση, στη διάρκεια της μεσόφασης

• Ευκαρυωτικά κύτταρα: πυρήνας, μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες• Προκαρυωτικά κύτταρα: κυτταρόπλασμα• Ιοί: εσωτερικό του κυττάρου ξενιστή

Ημισυντηρητικός μηχανισμός διπλασιασμού του DNA: • 2 θυγατρικά μόρια, πανομοιότυπα με το μητρικό• Αποτελούνται από 1 παλιά και 1 καινούργια αλυσίδα

ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ RNAΜΕΤΑΦΡΑΣΗ

ΣΤΟΥΣ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ Η ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ ΕΙΝΑΙ ΣΥΖΕΥΓΜΕΝΗ ΜΕ ΤΗΝ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ

RNA

ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΠΟΛΛΑ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ ΕΙΔΗ RNA ΤΑ ΟΠΟΙΑ ΠΡΟΚΥΠΤΟΥΝ ΑΠΟ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ

Η ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΟΥ RNA ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΟΝ ΚΑΝΟΝΑ ΤΗΣ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ

ΥΠΟΚΙΝΗΤΗΣ ΓΟΝΙΔΙΟΥ-ΕΝΑΡΞΗ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΣ-ΣΙΝΙΑΛΟ ΠΟΛΥΑΔΕΝΥΛΙΩΣΗΣ-ΛΗΞΗ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΣ

ΕΠΙΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΣ

Η ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΩΡΙΜΑΝΣΗΣ RNA ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ ΜΟΝΟ ΣΤΟΥΣ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ

Πρόδρομο mRNA περιέχει:• Εσώνια: αλληλουχίες που δεν μεταφράζονται σε αμινοξέα• Εξώνια: αλληλουχίες που μεταφράζονται σε αμινοξέα

Διαδικασία ωρίμανσης• Γίνεται στον πυρήνα• Τα ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σύμπλοκα κόβουν τα εσώνια και ενώνουν τα εξώνια → σχηματισμός ώριμου mRNA που έχει τις 5’ και 3’ αμετάφραστες περιοχές

ΜΕΤΑΓΩΓΗ ΣΗΜΑΤΟΣ (CELL SIGNALING) ΚΑΙ ΓΟΝΙΔΙΑΚΗ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ

Εναλλακτική ωρίμανση

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ

ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΚΩΔΙΚΑΣ