42
GENETICA GENETICA MEDICINA DENTARA MEDICINA DENTARA CURS CURS 3 7 7 martie martie 2013 2013 CURS CURS 3 7 7 martie martie 2013 2013 7 7 martie martie 2013 2013 7 7 martie martie 2013 2013 AUTOR: PROF.DR. EMILIA SEVERIN UMF “Carol Davila” Bucuresti

Genetica CURS

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Genetica CURS

GENETICA GENETICA

MEDICINA DENTARAMEDICINA DENTARA

CURS CURS 337 7 martiemartie 20132013

CURS CURS 337 7 martiemartie 201320137 7 martiemartie 201320137 7 martiemartie 20132013

AUTOR: PROF.DR. EMILIA SEVERIN

UMF “Carol Davila”Bucuresti

Page 2: Genetica CURS

-molecule molecule molecule molecule dubludubludubludublu----catenarecatenarecatenarecatenare, , , , liniareliniareliniareliniare, , , ,

neramificateneramificateneramificateneramificate, , , , organizateorganizateorganizateorganizate in in in in 22 22 22 22 crzcrzcrzcrz. . . .

autozomiautozomiautozomiautozomi, X , X , X , X sisisisiY.Y.Y.Y.

ADN ADN ADN ADN NUCLEARNUCLEARNUCLEARNUCLEAR

NUCLEU

ADNADN--ulul din din celulacelula umanaumana

---- molecule molecule molecule molecule dubludubludubludublu----catenarecatenarecatenarecatenare, , , , circularecircularecircularecirculare, , , ,

neramificateneramificateneramificateneramificate, , , , organizateorganizateorganizateorganizate in in in in

crzcrzcrzcrz. . . . mitocondrialmitocondrialmitocondrialmitocondrial....

---- o o o o mitocondriemitocondriemitocondriemitocondrieare 2are 2are 2are 2----10 10 10 10

molecule ADN.molecule ADN.molecule ADN.molecule ADN.

ADN ADN ADN ADN MITOCONDRIALMITOCONDRIALMITOCONDRIALMITOCONDRIAL

ADNmtADNmtADNmtADNmt

Source: Getty Images, Dorling Kindersley

2

MITOCONDRIE

CELULA SOMATICA

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 3: Genetica CURS

ADNADN--ulul celuleicelulei umaneumane

ADN-ul nuclear provine de la ambii

parinti.

ADN-ul mitocondrial

provine numai de

la mama.

CELULELE COPILULUI

parinti.la mama.

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 4: Genetica CURS

BBBB----ADN ZADN ZADN ZADN Z----ADN;ADN;ADN;ADN;

BBBB----ADNADNADNADN AAAA----ADN; ADN; ADN; ADN; 1.1.1.1. Structural este reprezentatade forma B-ADN dar in anumiteconditii fiziologice isi poate

schimba conformatia(modificari conformationale):

2.2.2.2.Respecta regulile lui Chargaff

COMPOZITIA IN BAZE (%) RAPORTUL BAZELOR

ADNADN--ulul nuclear nuclear umanuman

ORGANISMCOMPOZITIA IN BAZE (%) RAPORTUL BAZELOR

A G T C A/T G/C A+T/G+C

Homo sapiens 30,9 19,9 29,4 19,8 1,05 1,0 1,52

3.Se gaseste in cantitate

constanta in:

celula GAMETICA:

3,5x 10-9mg ADN

(C corespunde unuiset haploid de

cromozomi, adica 23 crz.)

celula SOMATICA:

7 x 10-9mg ADN

(2C corespunde celor 2 seturi haploide de cromozomi, adica 46

crz.)

4GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 5: Genetica CURS

MITOZA

2C2C2C2C

4C4C4C4CADNADNADNADN

2C2C2C2C 2C2C2C2C

ANAFAZAANAFAZAANAFAZAANAFAZASeparareaSeparareaSeparareaSepararea

cromatidelorcromatidelorcromatidelorcromatidelor

MITOZA MITOZA –– redistribuieredistribuie in mod in mod egalegal cantitateacantitatea de ADN de ADN

nuclear in nuclear in celulelecelulele fiicefiice

4.Cantitatea ADN per celula/nucleu esteconstanta: CADN=

3,5x10-9mg

2C2C2C2C

2C2C2C2C

CENTRIOLCENTRIOLCENTRIOLCENTRIOL CENTRIOLCENTRIOLCENTRIOLCENTRIOL

5

INTERFAZAINTERFAZAINTERFAZAINTERFAZA

2C2C2C2C

4C4C4C4C

2C2C2C2CADNADNADNADN

2C2C2C2CADNADNADNADN

ANAFAZAANAFAZAANAFAZAANAFAZAMigrareaMigrareaMigrareaMigrarea cromatidelorcromatidelorcromatidelorcromatidelor

sprespresprespre poliipoliipoliipolii fusuluifusuluifusuluifusului

CANTITATEA ADN in CANTITATEA ADN in CANTITATEA ADN in CANTITATEA ADN in timpultimpultimpultimpul MITOZEI:MITOZEI:MITOZEI:MITOZEI:PROFAZA 4CPROFAZA 4CPROFAZA 4CPROFAZA 4CMETAFAZA 4CMETAFAZA 4CMETAFAZA 4CMETAFAZA 4C

ANAFAZA 2C / 2CANAFAZA 2C / 2CANAFAZA 2C / 2CANAFAZA 2C / 2CTELOFAZA 2C / 2CTELOFAZA 2C / 2CTELOFAZA 2C / 2CTELOFAZA 2C / 2C

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 6: Genetica CURS

- pe parcursul cicluluicelular cantitatea de ADN este variabila darmitoza repartizeaza in mod egal cantitatea 4C ADN in celulele fiice.

5. Cantitatea ADN per celula/nucleu este

constanta:

MITOZA

ADNADN--ulul nuclear nuclear umanuman

2C2C2C2C

4C4C4C4C

INTERFAZAINTERFAZAINTERFAZAINTERFAZAG1 S G2 MG1 S G2 MG1 S G2 MG1 S G2 M

4C4C4C4C

2C2C2C2C

6GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 7: Genetica CURS

6. DimensiuneaDimensiuneaDimensiuneaDimensiunea::::

ExprimataExprimataExprimataExprimata prinprinprinprin nr.de nr.de nr.de nr.de perechiperechiperechiperechi de de de de bazebazebazebaze6x106x106x106x109999 p.bp.bp.bp.b. . . . pentrupentrupentrupentrucelecelecelecele 46 46 46 46 molecmolecmolecmolec. ADN . ADN . ADN . ADN

nuclearnuclearnuclearnuclear

ExprimataExprimataExprimataExprimata in mm in mm in mm in mm esteesteesteeste 101010106 6 6 6 mm / set mm / set mm / set mm / set

haploid de haploid de haploid de haploid de cromozomicromozomicromozomicromozomi

ADNADN--ulul nuclear nuclear umanuman

0,34 x 100,34 x 100,34 x 100,34 x 10----9999 m x 3 x 10m x 3 x 10m x 3 x 10m x 3 x 109999

= 1,02 m = 1,02 m = 1,02 m = 1,02 m 1nm= 101nm= 101nm= 101nm= 10----9999 m= 10m= 10m= 10m= 10----6 6 6 6 mm mm mm mm

7.Masa moleculara : 2x1012 daltoni / celula haploida.

7GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 8: Genetica CURS

---- expunereaexpunereaexpunereaexpunerea ADN ADN ADN ADN nativnativnativnativla la la la temperaturitemperaturitemperaturitemperaturi ridicateridicateridicateridicate((((pestepestepestepeste 808080800000C) produce C) produce C) produce C) produce ruperearuperearuperearuperea leg. de H care leg. de H care leg. de H care leg. de H care

unescunescunescunesc p.bp.bp.bp.b. . . . complementarecomplementarecomplementarecomplementare

generandgenerandgenerandgenerand douadouadouadoua catenecatenecatenecatene....

8.8.8.8.DENATURAREDENATURAREDENATURAREDENATURARE ---- RENATURARE: RENATURARE: RENATURARE: RENATURARE:

ADN ADN ADN ADN nativnativnativnativ ADN ADN ADN ADN denaturatdenaturatdenaturatdenaturat ADN ADN ADN ADN renaturatrenaturatrenaturatrenaturat

ADNADN--ulul nuclear nuclear umanuman

RacireRacireRacireRacireRacireRacireRacireRacire lentalentalentalentalentalentalentalenta

8GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 9: Genetica CURS

PrinPrinPrinPrin denaturaredenaturaredenaturaredenaturare((((separareaseparareaseparareaseparareacatenelorcatenelorcatenelorcatenelor) ) ) )

moleculamoleculamoleculamolecula ADN ADN ADN ADN isiisiisiisipierdepierdepierdepierde capacitateacapacitateacapacitateacapacitatea

DacaDacaDacaDaca racirearacirearacirearacirea se se se se face face face face bruscbruscbruscbrusc, , , , celecelecelecele 2 2 2 2 catenecatenecatenecatene disociatedisociatedisociatedisociatenu au la nu au la nu au la nu au la dispozitiedispozitiedispozitiedispozitieun un un un timptimptimptimp suficientsuficientsuficientsuficientpentrupentrupentrupentru aaaa----sisisisi puteaputeaputeaputeagasigasigasigasi secventelesecventelesecventelesecventele

DacaDacaDacaDaca racirearacirearacirearacirea se se se se face lent face lent face lent face lent catenelecatenelecatenelecatenelevorvorvorvor renaturarenaturarenaturarenatura....

DENATURAREA/RENATURAREA ADN DENATURAREA/RENATURAREA ADN

pierdepierdepierdepierde capacitateacapacitateacapacitateacapacitateade de de de transformaretransformaretransformaretransformare....

gasigasigasigasi secventelesecventelesecventelesecventelecomplementarecomplementarecomplementarecomplementare sisisisiramanramanramanraman separate.separate.separate.separate.

DenaturareaDenaturareaDenaturareaDenaturarea / / / / RenaturareaRenaturareaRenaturareaRenaturareaau loc in au loc in au loc in au loc in conditiiconditiiconditiiconditii naturalenaturalenaturalenaturale((((replicarereplicarereplicarereplicare, , , , transcrieretranscrieretranscrieretranscriere) ) ) ) sisisisi

experimentaleexperimentaleexperimentaleexperimentale....

9GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 10: Genetica CURS

HIBRIDIZAREA MOLECULARAHIBRIDIZAREA MOLECULARA

RENATURARERENATURARERENATURARERENATURARE

HOMOHOMOHOMOHOMOHOMOHOMOHOMOHOMO--------DUPLEXDUPLEXDUPLEXDUPLEXDUPLEXDUPLEXDUPLEXDUPLEX

ADN /ADNADN /ADNADN /ADNADN /ADNADN /ADNADN /ADNADN /ADNADN /ADN

DENATURAREDENATURAREDENATURAREDENATURARE RENATURARERENATURARERENATURARERENATURARE

ARNARNARNARN

DENATURARE;DENATURARE;DENATURARE;DENATURARE;

AdaugareAdaugareAdaugareAdaugare de ARNde ARNde ARNde ARN

RENATURARERENATURARERENATURARERENATURARE

10

HETEROHETEROHETEROHETEROHETEROHETEROHETEROHETERO--------DUPLEXDUPLEXDUPLEXDUPLEXDUPLEXDUPLEXDUPLEXDUPLEX

ADN /ARNADN /ARNADN /ARNADN /ARNADN /ARNADN /ARNADN /ARNADN /ARN

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 11: Genetica CURS

1.Dimensiune:

~16,6Kb;

2.Numar molecule:

ADNADN--ulul mitocondrialmitocondrial umanuman ((ADNmtADNmt) )

2.Numar molecule:

100 – 10.000 copii/celula;

3.Structura:

dublu-catenar, cu diferente de densitateintre cele doua catene; catena grea(H=heavy) bogata in guanina si catena usoara (L=light) bogata in citozina.

11GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 12: Genetica CURS

ARNADN

NUCLEOTIDE

RIBOZA

Baza

Grup fosfat

DEZOXI-RIBOZA

Baza

Grup fosfat

Pirimidine PurinePurinePirimidine

ARNARN--acidulacidul ribonucleicribonucleic

12

BAZE

POLINUCLEOTIDE

SURSA:http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/bioprop/rna.html

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 13: Genetica CURS

COMPONENTE STRUCTURALE ALE ADN si ARN

ExclusivExclusivExclusivExclusiv in ADNin ADNin ADNin ADN ExclusivExclusivExclusivExclusiv in ARNin ARNin ARNin ARNADN si ARN

ADN versus ARNADN versus ARN

13

TIMINATIMINATIMINATIMINA ADENINAADENINAADENINAADENINA GUANINAGUANINAGUANINAGUANINA CITOZINACITOZINACITOZINACITOZINA URACILURACILURACILURACIL

DEZOXIRIBOZADEZOXIRIBOZADEZOXIRIBOZADEZOXIRIBOZA

GRUP FOSFATGRUP FOSFATGRUP FOSFATGRUP FOSFAT

RIBOZARIBOZARIBOZARIBOZA

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 14: Genetica CURS

DEFINITIE:

setul de transcripte, molecule de

ARN codante si

ARN necodant (ARNnc)

- molecule functionale netranslate in proteine

- Reprezinta 4/5 din transcriptom

1. 1. 1. 1. ImplicatImplicatImplicatImplicat in in in in sintezasintezasintezasinteza de de de de proteineproteineproteineproteine

TRANSCRIPTOM TRANSCRIPTOM –– ARNARN--omulomul

ARN codante sinecodante,

produse intr-o celula /

tesut / organ, intr-un anumitmoment;

reflecta genelecare sunt

exprimate in acel moment.

( ( ( ( ARNrARNrARNrARNr, , , , ARNtARNtARNtARNt))))

2. 2. 2. 2. ImplicatImplicatImplicatImplicat in in in in procesareaprocesareaprocesareaprocesarea postpostpostpost----transcriptionalatranscriptionalatranscriptionalatranscriptionala sausausausau replicareareplicareareplicareareplicarea ADN ADN ADN ADN (ARN(ARN(ARN(ARN----telomerazatelomerazatelomerazatelomeraza))))

3. 3. 3. 3. ImplicatImplicatImplicatImplicat in in in in reglarereglarereglarereglare genicagenicagenicagenica((((microARNmicroARNmicroARNmicroARN sausausausau ARNmiARNmiARNmiARNmi, ARN , ARN , ARN , ARN interferentinterferentinterferentinterferent micmicmicmic sausausausau ARNsiARNsiARNsiARNsi, ARN , ARN , ARN , ARN antisensantisensantisensantisens sausausausau ARNaARNaARNaARNa))))

14GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 15: Genetica CURS

TIPULTIPULTIPULTIPUL DE ARNDE ARNDE ARNDE ARNLOCULLOCULLOCULLOCUL

undeundeundeunde isiisiisiisi indeplinesteindeplinesteindeplinesteindeplineste functiafunctiafunctiafunctia

in in in in celulacelulacelulacelulaFUNCTIEFUNCTIEFUNCTIEFUNCTIE

ARN mesager (ARNm) Nucleu si citoplasmaTranscriptie – translatiePurtator al mesajului genetic al uneigene ADN din nucleu in citoplasma

ARN ribozomal (ARNr) CitoplasmaTranslatieComponent structural si functional al

LOCALIZARE SI FUNCTII IN CELULA EUCARIOTA* Toate tipurile de ARN sunt transcrise in nucleu

ARNARN--urileurile CELULARECELULARE

15

ARN ribozomal (ARNr) Citoplasma Component structural si functional al ribozomilor (sinteza proteica)

ARN de transfer (ARNt) CitoplasmaTranslatieTransportul aminoac. din citoplasma la ribozomi (sinteza proteica)

ARN nuclear mic (ARNsn) Nucleu MatisarePrelucrarea ARNm precursor

ARN nucleolar mic (ARNsno) Nucleu Modificarea ARN-urilorBiogeneza si maturarea ARNr si ARNt

micro ARN (ARNmi) Citoplasma Reglare genicaInhiba translatia ARNm saudegradeaza ARNm

ARN interferent mic (ARNsi) Citoplasma Reglare genicaDegradarea ARN

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 16: Genetica CURS

GENE ARNr GENE ARNtGENE pt. sintezaproteinelor

T

R

A

N

S

C

R

I

ARNr ARNt ARNm

ADN ADN

SINTEZA TIPURILOR MAJORE DE ARN CELULARSINTEZA TIPURILOR MAJORE DE ARN CELULAR

16

I

P

T

I

E

ARNr ARNt ARNm

NUCLEU

CITOPLASMA

LANT POLIPEPTIDIC

T

R

A

N

S

L

A

T

I

E

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 17: Genetica CURS

Ribonucleotide

ARN polimeraza ADN-catena 5’ – 3’

SINTEZA ARN (SINTEZA ARN (transcriptietranscriptie))

17

Directia transcriptiei

ARNARN

MATRITA

ADN-catena 3’ – 5’

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 18: Genetica CURS

PURTATOR DE MESAJ PURTATOR DE MESAJ PURTATOR DE MESAJ PURTATOR DE MESAJ GENETIC :GENETIC :GENETIC :GENETIC :

---- esteesteesteeste prelucratprelucratprelucratprelucrat

ARNmARNm--acidulacidul ribonucleic ribonucleic mesagermesager

---- ((((transportatransportatransportatransportainformatiainformatiainformatiainformatiageneticageneticageneticagenetica))))

---- se se se se sintetizeazasintetizeazasintetizeazasintetizeazain in in in nucleunucleunucleunucleu sub sub sub sub forma forma forma forma ARNhnARNhnARNhnARNhn....

---- esteesteesteeste prelucratprelucratprelucratprelucratpostpostpostpost----

transcriptional, transcriptional, transcriptional, transcriptional, MATISARE.MATISARE.MATISARE.MATISARE.

---- se se se se formeazaformeazaformeazaformeazaARNmARNmARNmARNm maturmaturmaturmatur

---- trecetrecetrecetrece din din din din nucleunucleunucleunucleuin in in in citoplasmacitoplasmacitoplasmacitoplasma

undeundeundeunde participaparticipaparticipaparticipa la la la la sintezasintezasintezasinteza proteicaproteicaproteicaproteica....

18GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 19: Genetica CURS

MonocatenarMonocatenarMonocatenarMonocatenar, cu , cu , cu , cu regiuniregiuniregiuniregiuni bicatenarebicatenarebicatenarebicatenare. . . .

LocalizatLocalizatLocalizatLocalizat in in in in nucleolnucleolnucleolnucleol((((locullocullocullocul de de de de sintezasintezasintezasinteza sisisisi

Punti de hidrogen

ARNrARNr--acidulacidul ribonucleic ribonucleic ribozomalribozomal

((((locullocullocullocul de de de de sintezasintezasintezasinteza sisisisiasamblareasamblareasamblareasamblare al al al al subunitatilorsubunitatilorsubunitatilorsubunitatilor ).).).).

RolRolRolRol in in in in translatietranslatietranslatietranslatie. . . .

19

Coloana fosfoglucidica

Baze azotate

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 20: Genetica CURS

ARNr proteine subunitateRibozomiasamblati

PROCARIOT

EUCARIOTE

TE

20GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 21: Genetica CURS

----

---- micropolimermicropolimermicropolimermicropolimer,,,,

monocatenarmonocatenarmonocatenarmonocatenar, cu , cu , cu , cu regiuniregiuniregiuniregiuni bicatenarebicatenarebicatenarebicatenare, , , , adoptaadoptaadoptaadopta forma forma forma forma litereilitereilitereiliterei

alpha.alpha.alpha.alpha.

---- CCA CCA CCA CCA –––– loc de loc de loc de loc de legarelegarelegarelegare al al al al

aminoaciziloraminoaciziloraminoaciziloraminoacizilor....

---- anticodonanticodonanticodonanticodon: : : : complemcomplemcomplemcomplem. . . . unuiunuiunuiunui

ModelulModelulModelulModelul molecular molecular molecular molecular 3D al 3D al 3D al 3D al ARNtARNtARNtARNt

DiagramaDiagramaDiagramaDiagrama structuriistructuriistructuriistructurii ARNtARNtARNtARNt

Loc de legareal aac.

ARNtARNt--acidulacidul ribonucleic de transferribonucleic de transfer

complemcomplemcomplemcomplem. . . . unuiunuiunuiunuicodoncodoncodoncodon ARNmARNmARNmARNm, , , , rolrolrolrol in in in in translatietranslatietranslatietranslatie....

21

Regiunibicatenare

al aac. Brat acceptor

Anticodon

Brat DHU

Bazerare

Brat TψψψψC

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 22: Genetica CURS

ARNtARNt--acidulacidul ribonucleic de transferribonucleic de transfer

ARNm

22GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 23: Genetica CURS

SinonimeSinonimeSinonimeSinonime: : : :

REPLICAREA REPLICAREA moleculeimoleculei ADNADN

23

DuplicatiaDuplicatiaDuplicatiaDuplicatiaADNADNADNADN

BiosintezaBiosintezaBiosintezaBiosinteza sausausausausintezasintezasintezasinteza ADNADNADNADN

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 24: Genetica CURS

REPLICAREA REPLICAREA moleculeimoleculei ADNADN

24

DEFINITIE:DEFINITIE:DEFINITIE:DEFINITIE:

ProcesulProcesulProcesulProcesul prinprinprinprin care care care care esteesteesteeste duplicataduplicataduplicataduplicata

moleculamoleculamoleculamolecula de ADN de ADN de ADN de ADN bicatenarabicatenarabicatenarabicatenara....

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 25: Genetica CURS

MITOZAMITOZAMITOZAMITOZADiviziuneDiviziuneDiviziuneDiviziune celularacelularacelularacelulara

CrestereCrestereCrestereCrestere celularacelularacelularacelularaPregatireaPregatireaPregatireaPregatirea

DIVIZIUNII DIVIZIUNII DIVIZIUNII DIVIZIUNII celularecelularecelularecelulare

2C 2C 2C 2C

ADNADNADNADN

4C 4C 4C 4C

ADNADNADNADN

REPLICAREA ADN REPLICAREA ADN sisi CICLUL CELULARCICLUL CELULAR

25

REPLICAREA ADNREPLICAREA ADNREPLICAREA ADNREPLICAREA ADN

18 18 18 18 ----24 24 24 24

OREOREOREORE

CrestereCrestereCrestereCrestere celularacelularacelularacelularaPregatireaPregatireaPregatireaPregatirea

REPLICARII ADNREPLICARII ADNREPLICARII ADNREPLICARII ADN

4C 4C 4C 4C

ADNADNADNADN

2C 2C 2C 2C

ADNADNADNADN

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 26: Genetica CURS

ModelulModelulModelulModelulCONSERVATIVCONSERVATIVCONSERVATIVCONSERVATIV

MODELE TEORETICE DE REPLICARE MODELE TEORETICE DE REPLICARE A A MOLECULEIMOLECULEI ADN EK ADN EK

26

ModelulModelulModelulModelulDISPERSIVDISPERSIVDISPERSIVDISPERSIV

ModelulModelulModelulModelulSEMICONSERVATIVSEMICONSERVATIVSEMICONSERVATIVSEMICONSERVATIV

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 27: Genetica CURS

Molec.ADN Molec.ADN Molec.ADN Molec.ADN inainteinainteinainteinainte de REPLICAREde REPLICAREde REPLICAREde REPLICARE DupaDupaDupaDupa prima REPLICAREprima REPLICAREprima REPLICAREprima REPLICAREModel Model Model Model semiconservativsemiconservativsemiconservativsemiconservativ

Molec.ADN Molec.ADN Molec.ADN Molec.ADN inainteinainteinainteinainte de REPLICAREde REPLICAREde REPLICAREde REPLICARE

IPOTEZE (MODELE TEORETICE) DE REPLICARE A IPOTEZE (MODELE TEORETICE) DE REPLICARE A MOLECULEI ADN MOLECULEI ADN EkEk

27

Model Model Model Model conservativconservativconservativconservativ

Model Model Model Model dispersivdispersivdispersivdispersiv

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 28: Genetica CURS

Molec.ADN Molec.ADN Molec.ADN Molec.ADN inainteinainteinainteinainte de REPLICAREde REPLICAREde REPLICAREde REPLICARE

IPOTEZE (MODELE TEORETICE) DE REPLICARE A IPOTEZE (MODELE TEORETICE) DE REPLICARE A MOLECULEI ADN MOLECULEI ADN EkEk

Model Model Model Model conservativconservativconservativconservativ Model Model Model Model dispersivdispersivdispersivdispersiv Model Model Model Model semiconservativsemiconservativsemiconservativsemiconservativ

28

prima prima prima prima

REPLICAREREPLICAREREPLICAREREPLICARE

a a a a douadouadouadoua

REPLICAREREPLICAREREPLICAREREPLICARE

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 29: Genetica CURS

Au Au experimentatexperimentat pepe Escherichia coliEscherichia coli

EXPERIMENTUL LUI EXPERIMENTUL LUI MESELSON & STAHL, 1958MESELSON & STAHL, 1958

29GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 30: Genetica CURS

ETAPE:ETAPE:ETAPE:ETAPE:

Au Au Au Au crescutcrescutcrescutcrescut bacteriilebacteriilebacteriilebacteriile pepepepeun un un un mediumediumediumediu de de de de culturaculturaculturacultura cu cu cu cu NH4Cl in care NH4Cl in care NH4Cl in care NH4Cl in care azotulazotulazotulazotul era era era era marcatmarcatmarcatmarcat cu cu cu cu 15151515N (N (N (N (izotopulizotopulizotopulizotopulgreugreugreugreu sisisisi stabilstabilstabilstabil al al al al azotuluiazotuluiazotuluiazotului).).).).

DupaDupaDupaDupa maimaimaimai multemultemultemulte generatiigeneratiigeneratiigeneratii, , , , bacteriilebacteriilebacteriilebacteriile devindevindevindevin maimaimaimai

dense.dense.dense.dense.

EXPERIMENTUL LUI MESELSON & STAHLEXPERIMENTUL LUI MESELSON & STAHL

30

PrinPrinPrinPrin centrifugarecentrifugarecentrifugarecentrifugare se se se se separaseparaseparasepara 15151515N de N de N de N de 14141414N.N.N.N.

ExtragExtragExtragExtrag ADNADNADNADN----ulululul bacteriilorbacteriilorbacteriilorbacteriilorsisisisi ilililil centrifugheazacentrifugheazacentrifugheazacentrifugheaza....

DupaDupaDupaDupa maimaimaimai multemultemultemulte generatiigeneratiigeneratiigeneratiitrectrectrectrec bacteriilebacteriilebacteriilebacteriile pepepepe un un un un mediumediumediumediu cu cu cu cu azotazotazotazot normal normal normal normal

((((14141414N).N).N).N).

La La La La intervaleintervaleintervaleintervale de de de de timptimptimptimp, 20’, 20’, 20’, 20’----30’, se 30’, se 30’, se 30’, se extrageextrageextrageextrage ADN ADN ADN ADN sisisisi se se se se separaseparaseparasepara prinprinprinprin centrifugarecentrifugarecentrifugarecentrifugare....

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 31: Genetica CURS

Mediu de cultura

cu 15N

Transfer pe un

mediu cu 14N si

REPLICARE

REPLICARE in

mediu cu 14N

CENTRIFUGARE CENTRIFUGARE CENTRIFUGARE

14N

15N

EXPERIMENTUL LUI MESELSON & STAHLEXPERIMENTUL LUI MESELSON & STAHL

31

15N

ADN initial

Catena

VECHE

Catena

NOUA

INTERPRETAREA REZULTATELOR

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 32: Genetica CURS

METODA

REZULTATE

Extractie

ADN

Extractie ADN

dupa 20’ dupa 40’

ADN se replica semiconservativ sau prin alte modele?

EXPERIMENTUL LUI MESELSON & STAHLEXPERIMENTUL LUI MESELSON & STAHL

32

REZULTATE

INTERPRETARE

Concluzie: ADN se replica SEMICONSERVATIV

ADN original

ADN usor

ADN intermediar

ADN greu

Prima Prima Prima Prima replicarereplicarereplicarereplicare

A A A A douadouadouadouareplicarereplicarereplicarereplicare

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 33: Genetica CURS

ADN usor

ADN greu

Solutie

(clorura de

cesiu)

EXPERIMENTUL EXPERIMENTUL EXPERIMENTUL EXPERIMENTUL luiluiluiluiMESELSON&STAHL, MESELSON&STAHL, MESELSON&STAHL, MESELSON&STAHL,

1958195819581958

1) 1) 1) 1) PrinPrinPrinPrin centrifugareacentrifugareacentrifugareacentrifugarea in in in in solutiesolutiesolutiesolutiede CsClde CsClde CsClde CsCl2222 a ADN a ADN a ADN a ADN nemarcatnemarcatnemarcatnemarcatse se se se formeazaformeazaformeazaformeaza o o o o bandabandabandabanda

caracteristicacaracteristicacaracteristicacaracteristica la la la la varfulvarfulvarfulvarful tubuluitubuluitubuluitubuluide de de de centrifugacentrifugacentrifugacentrifuga....

2) 2) 2) 2) PrinPrinPrinPrin centrifugareacentrifugareacentrifugareacentrifugarea in in in in solutiesolutiesolutiesolutiede CsClde CsClde CsClde CsCl2222 a ADN a ADN a ADN a ADN marcatmarcatmarcatmarcat cu cu cu cu 15151515N se N se N se N se formeazaformeazaformeazaformeaza o o o o bandabandabandabanda

caracteristicacaracteristicacaracteristicacaracteristica la la la la bazabazabazabaza tubuluitubuluitubuluitubuluide de de de centrifugacentrifugacentrifugacentrifuga....

ADNintermediar

ADN usor

ADNintermediar

SeparareaSeparareaSeparareaSepararea moleculelormoleculelormoleculelormoleculelorADN ADN ADN ADN prinprinprinprin centrifugarecentrifugarecentrifugarecentrifugare in in in in functiefunctiefunctiefunctie de de de de greutateagreutateagreutateagreutatea lorlorlorlor

molecularamolecularamolecularamoleculara....

3) 3) 3) 3) PrinPrinPrinPrin centrifugareacentrifugareacentrifugareacentrifugarea in in in in solutiesolutiesolutiesolutiede CsClde CsClde CsClde CsCl2222 a ADN a ADN a ADN a ADN hibridhibridhibridhibrid (o (o (o (o catanacatanacatanacatana marcatamarcatamarcatamarcata sisisisi unaunaunauna

nemarcatanemarcatanemarcatanemarcata) se ) se ) se ) se formeazaformeazaformeazaformeaza o o o o bandabandabandabanda cu cu cu cu pozitiepozitiepozitiepozitie intermediaraintermediaraintermediaraintermediara, , , ,

la la la la mijloculmijloculmijloculmijlocul tubuluitubuluitubuluitubului de de de de centrifugacentrifugacentrifugacentrifuga....

4) 4) 4) 4) PrinPrinPrinPrin centrifugareacentrifugareacentrifugareacentrifugarea in in in in solutiesolutiesolutiesolutiede CsClde CsClde CsClde CsCl2222 a a a a moleculelormoleculelormoleculelormoleculelor ADN ADN ADN ADN nemarcatenemarcatenemarcatenemarcate sisisisi hibridehibridehibridehibride se se se se formeazaformeazaformeazaformeaza benzibenzibenzibenzi distinctedistinctedistinctedistinctecaracteristicecaracteristicecaracteristicecaracteristice fiecaruifiecaruifiecaruifiecarui tip de tip de tip de tip de

moleculamoleculamoleculamolecula. . . .

33GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 34: Genetica CURS

Arthur Arthur Arthur Arthur KORNBERG, KORNBERG, KORNBERG, KORNBERG,

1956195619561956

IzoleazaIzoleazaIzoleazaIzoleaza o o o o enzimaenzimaenzimaenzimanumitanumitanumitanumita

ADN POLIMERAZA:ADN POLIMERAZA:ADN POLIMERAZA:ADN POLIMERAZA:

1) produce 1) produce 1) produce 1) produce elongatiaelongatiaelongatiaelongatia in in in in directiadirectiadirectiadirectia 5’5’5’5’----3’3’3’3’

2) reduce 2) reduce 2) reduce 2) reduce frecventafrecventafrecventafrecventa erorilorerorilorerorilorerorilor

(proofreading)(proofreading)(proofreading)(proofreading)

3) 3) 3) 3) excizeazaexcizeazaexcizeazaexcizeaza primerprimerprimerprimer----ulululul ((((actiuneactiuneactiuneactiune

exonucleazicaexonucleazicaexonucleazicaexonucleazica))))

SINTEZA ENZIMATICA A ACIZILOR NUCLEICI SINTEZA ENZIMATICA A ACIZILOR NUCLEICI “IN VITRO”“IN VITRO”

34

numitanumitanumitanumita

ADN POLIMERAZAADN POLIMERAZAADN POLIMERAZAADN POLIMERAZA

din bacteria din bacteria din bacteria din bacteria E.coliE.coliE.coliE.coli

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 35: Genetica CURS

FAMILIA ADNFAMILIA ADNFAMILIA ADNFAMILIA ADN –––– polimerazelorpolimerazelorpolimerazelorpolimerazelor ((((PolPolPolPol):):):):

- PolPolPolPol αααα are are are are rolrolrolrol de ARN de ARN de ARN de ARN primazaprimazaprimazaprimaza;;;;

- PolPolPolPol ββββ intervineintervineintervineintervine in in in in repararearepararearepararearepararea ADN;ADN;ADN;ADN;

---- PolPolPolPol δδδδ sisisisi εεεε realizeazarealizeazarealizeazarealizeaza elongatiaelongatiaelongatiaelongatia ADN.ADN.ADN.ADN.

ADN POLIMERAZELE la ADN POLIMERAZELE la EkEk::

- familie de proteine cu activitati diferite:

replicarea, repararea si recombinarea ADN.

35

---- PolPolPolPol δδδδ sisisisi εεεε realizeazarealizeazarealizeazarealizeaza elongatiaelongatiaelongatiaelongatia ADN.ADN.ADN.ADN.

1111. . . . PolimerizareaPolimerizareaPolimerizareaPolimerizarea nucleotidelornucleotidelornucleotidelornucleotidelor extinzandextinzandextinzandextinzand catena ADNcatena ADNcatena ADNcatena ADN dardardardar

nu pot nu pot nu pot nu pot initiainitiainitiainitia sintezasintezasintezasinteza uneiuneiuneiunei catenecatenecatenecatene....

2. Reduce 2. Reduce 2. Reduce 2. Reduce frecventafrecventafrecventafrecventa erorilorerorilorerorilorerorilor de de de de replicarereplicarereplicarereplicare ((((autocorectieautocorectieautocorectieautocorectie sausausausau

proofreading)proofreading)proofreading)proofreading) prinprinprinprin verificareaverificareaverificareaverificarea corectitudiniicorectitudiniicorectitudiniicorectitudinii ultimuluiultimuluiultimuluiultimului

nucleotidnucleotidnucleotidnucleotid inseratinseratinseratinserat in in in in timpultimpultimpultimpul replicariireplicariireplicariireplicarii

( ( ( ( activitateactivitateactivitateactivitate exonucleazicaexonucleazicaexonucleazicaexonucleazica 3’3’3’3’----5’).5’).5’).5’).

3. 3. 3. 3. CorectareaCorectareaCorectareaCorectarea bazelorbazelorbazelorbazelor modificatemodificatemodificatemodificate sausausausau alteratealteratealteratealterate dupadupadupadupa

replicarereplicarereplicarereplicare prinprinprinprin activitateactivitateactivitateactivitate exonucleazicaexonucleazicaexonucleazicaexonucleazica 5’5’5’5’----3’.3’.3’.3’.

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 36: Genetica CURS

REPLICAREA ADN “IN VITRO” REPLICAREA ADN “IN VITRO” ––Kornberg,1956Kornberg,1956

36

FolosesteFolosesteFolosesteFoloseste un “un “un “un “sistemsistemsistemsistem celularcelularcelularcelular liberliberliberliber” format din:” format din:” format din:” format din:

1.1.1.1. Catena Catena Catena Catena matritamatritamatritamatrita ((((amorsaamorsaamorsaamorsa) ADN;) ADN;) ADN;) ADN;

2.2.2.2. toatetoatetoatetoate celecelecelecele 4 4 4 4 dezoxiribonucleozidedezoxiribonucleozidedezoxiribonucleozidedezoxiribonucleozide trifosfatetrifosfatetrifosfatetrifosfate ((((dATPdATPdATPdATP, , , , dTTPdTTPdTTPdTTP, , , , dGTPdGTPdGTPdGTP, , , , dCTPdCTPdCTPdCTP););););

3.3.3.3. enzimaenzimaenzimaenzima ADN POLIMERAZA.ADN POLIMERAZA.ADN POLIMERAZA.ADN POLIMERAZA.

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 37: Genetica CURS

1) 1) 1) 1) EnzimaEnzimaEnzimaEnzima ADN ADN ADN ADN

Reiji si Tsunako OKAZAKI

SINTEZA ADN “ in vivo” SINTEZA ADN “ in vivo” ModelulModelul OKAZAKI (OKAZAKI (1968) 1968) folosestefoloseste E.coliE.coli

37

2) ADN 2) ADN 2) ADN 2) ADN polimerazapolimerazapolimerazapolimerazapermitepermitepermitepermite

polimerizareapolimerizareapolimerizareapolimerizareanucleotidelornucleotidelornucleotidelornucleotidelor numainumainumainumaiin in in in directiadirectiadirectiadirectia 5’ 5’ 5’ 5’ –––– 3’.3’.3’.3’.

1) 1) 1) 1) EnzimaEnzimaEnzimaEnzima ADN ADN ADN ADN polimerazapolimerazapolimerazapolimeraza NUNUNUNU poatepoatepoatepoate

initiainitiainitiainitia sintezasintezasintezasinteza;;;;

ModelulModelulModelulModelul are in are in are in are in vederevederevederevederecaracteristicilecaracteristicilecaracteristicilecaracteristicile

ADN POLIMERAZEI:ADN POLIMERAZEI:ADN POLIMERAZEI:ADN POLIMERAZEI:

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 38: Genetica CURS

De la ORI De la ORI De la ORI De la ORI celecelecelecele douadouadouadouacatenecatenecatenecatene se se se se separaseparaseparasepara

formandformandformandformand o o o o structurastructurastructurastructura in in in in forma de Y forma de Y forma de Y forma de Y sausausausau

De la ORI De la ORI De la ORI De la ORI replicareareplicareareplicareareplicareaprogreseazaprogreseazaprogreseazaprogreseaza in in in in

ambeleambeleambeleambele directiidirectiidirectiidirectii panapanapanapanacandcandcandcand ADN ADN ADN ADN esteesteesteestecompletcompletcompletcomplet duplicatduplicatduplicatduplicat;;;;

La La La La nivelulnivelulnivelulnivelul ORI se ORI se ORI se ORI se fixeazafixeazafixeazafixeaza pepepepe ADN ADN ADN ADN

proteineleproteineleproteineleproteinele de de de de initiereinitiereinitiereinitierea a a a replicariireplicariireplicariireplicarii;;;;

ReplicareaReplicareaReplicareaReplicarea esteesteesteeste initiatainitiatainitiatainitiataprinprinprinprin aparitiaaparitiaaparitiaaparitia unuiunuiunuiunui

PRIMER;PRIMER;PRIMER;PRIMER;

MECANISMUL MOLECULAR AL REPLICARII ADNMECANISMUL MOLECULAR AL REPLICARII ADN

38

REPLICAREA REPLICAREA REPLICAREA REPLICAREA

ADNADNADNADN

“in vivo”“in vivo”“in vivo”“in vivo”

ProcesulProcesulProcesulProcesul de de de de replicarereplicarereplicarereplicare incepeincepeincepeincepedin din din din punctelepunctelepunctelepunctele de de de de origineorigineorigineorigine a a a a replicariireplicariireplicariireplicarii numitenumitenumitenumite ORI;ORI;ORI;ORI;

forma de Y forma de Y forma de Y forma de Y sausausausaufurculitafurculitafurculitafurculita de de de de replicarereplicarereplicarereplicare;;;;

PRIMER;PRIMER;PRIMER;PRIMER;

ADN ADN ADN ADN polimerazapolimerazapolimerazapolimeraza adaugaadaugaadaugaadauganucleotide la nucleotide la nucleotide la nucleotide la extremitateaextremitateaextremitateaextremitatea3’ OH a primer3’ OH a primer3’ OH a primer3’ OH a primer----uluiuluiuluiului. . . .

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 39: Genetica CURS

FURCA DE REPLICAREFURCA DE REPLICAREFURCA DE REPLICAREFURCA DE REPLICARE

CATENA ADN CATENA ADN CATENA ADN CATENA ADN

AMORSAAMORSAAMORSAAMORSA

MODELUL REPLICARII ADNMODELUL REPLICARII ADN

39

FRAGMENTE OKAZAKIFRAGMENTE OKAZAKIFRAGMENTE OKAZAKIFRAGMENTE OKAZAKI

formateformateformateformate pepepepe CATENA INTARZIATACATENA INTARZIATACATENA INTARZIATACATENA INTARZIATA

CATENA AVANSATACATENA AVANSATACATENA AVANSATACATENA AVANSATA

DIRECTIA REPLICARII ADNDIRECTIA REPLICARII ADNDIRECTIA REPLICARII ADNDIRECTIA REPLICARII ADN

CATENA ADN CATENA ADN CATENA ADN CATENA ADN

AMORSAAMORSAAMORSAAMORSA

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 40: Genetica CURS

( la ( la ( la ( la EkEkEkEk are are are are intreintreintreintre 100 100 100 100 ––––200 nucleotide 200 nucleotide 200 nucleotide 200 nucleotide fiindfiindfiindfiind ---- scurtascurtascurtascurta secventasecventasecventasecventa ADN ADN ADN ADN sintetizatasintetizatasintetizatasintetizata

FRAGMENT (FRAGMENT (piesapiesa) OKAZAKI) OKAZAKI

40

200 nucleotide 200 nucleotide 200 nucleotide 200 nucleotide fiindfiindfiindfiindde 10X de 10X de 10X de 10X maimaimaimai scurtascurtascurtascurtacomparativcomparativcomparativcomparativ cu cu cu cu piesapiesapiesapiesaOkazaki de la Okazaki de la Okazaki de la Okazaki de la PkPkPkPk).).).).

---- scurtascurtascurtascurta secventasecventasecventasecventa ADN ADN ADN ADN sintetizatasintetizatasintetizatasintetizatapepepepe catena catena catena catena intarziataintarziataintarziataintarziata in in in in timpultimpultimpultimpul

replicariireplicariireplicariireplicarii ADN. ADN. ADN. ADN.

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 41: Genetica CURS

Pentru ilusrarea experimentelor si a mecanismelormoleculare prezentate s-au preluat imagini din domeniul public (internet).

SURSEhttp://images.google.comwww.google.comhttp://www.juliantrubin.com/bigten/dnaexperiments.htmlhttp://www.juliantrubin.com/bigten/dnaexperiments.htmlhttp://www.juliantrubin.com/bigten/dnaexperiments.htmlhttp://www.juliantrubin.com/bigten/dnaexperiments.html

http://nucleus.cshl.org/CSHLlib/DNAinNY/Case5/Case_5.htmhttp://nucleus.cshl.org/CSHLlib/DNAinNY/Case5/Case_5.htmhttp://nucleus.cshl.org/CSHLlib/DNAinNY/Case5/Case_5.htmhttp://nucleus.cshl.org/CSHLlib/DNAinNY/Case5/Case_5.htm

http://www.allometric.com/tom/courses/bil255/bil255goods/09_dna.htmlhttp://www.allometric.com/tom/courses/bil255/bil255goods/09_dna.htmlhttp://www.allometric.com/tom/courses/bil255/bil255goods/09_dna.htmlhttp://www.allometric.com/tom/courses/bil255/bil255goods/09_dna.html

https://wikispaces.psu.edu/display/230/DNA+and+Chromosomeshttps://wikispaces.psu.edu/display/230/DNA+and+Chromosomeshttps://wikispaces.psu.edu/display/230/DNA+and+Chromosomeshttps://wikispaces.psu.edu/display/230/DNA+and+Chromosomes

https://deltawire.delta.ncsu.edu/aroundhttps://deltawire.delta.ncsu.edu/aroundhttps://deltawire.delta.ncsu.edu/aroundhttps://deltawire.delta.ncsu.edu/around----campus/makingcampus/makingcampus/makingcampus/making----metabolismmetabolismmetabolismmetabolism----easiereasiereasiereasier----totototo----digest/digest/digest/digest/

REFERINTE ELECTRONICE REFERINTE ELECTRONICE

https://deltawire.delta.ncsu.edu/aroundhttps://deltawire.delta.ncsu.edu/aroundhttps://deltawire.delta.ncsu.edu/aroundhttps://deltawire.delta.ncsu.edu/around----campus/makingcampus/makingcampus/makingcampus/making----metabolismmetabolismmetabolismmetabolism----easiereasiereasiereasier----totototo----digest/digest/digest/digest/

http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/BIOL2060http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/BIOL2060http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/BIOL2060http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/BIOL2060----19/CB19.html19/CB19.html19/CB19.html19/CB19.html

Pentru clarificarea unor probleme legate de tematica predata la curs se pot trimite intrebarila adresa:

[email protected]

41

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/transcription.swf

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright

Page 42: Genetica CURS

NE REVEDEM SAPTAMANA NE REVEDEM SAPTAMANA VIITOARE !VIITOARE !

NE REVEDEM SAPTAMANA NE REVEDEM SAPTAMANA VIITOARE !VIITOARE !VIITOARE !VIITOARE !VIITOARE !VIITOARE !

Luni

11 mar tie