NIVOI ORGANIZACIJE I EKSPRESIJE GENOMA

TRANSKRIPCIJA I TRANSLACIJA

ANIMACIJE !!!

https://www.youtube.com/watch?v=-K8Y0ATkkAI https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA

TRANSKRIPCIJA https://www.youtube.com/watch?v=JQIwwJqF5D0

REPLIKACIJA https://www.youtube.com/watch?v=TNKWgcFPHqw

Naučna disciplina koja proučava fenomene naslednosti i varijabilnosti bioloških sistema.

Nakon Mendelovog otkrića partikularnog nasleđivanja, geni su analizirani na osnovu načina njihove transmisije iz generacije u generaciju.

Nasledna informacija mora da ispuni dva ključna zahteva:

Replikacija Ekspresija

Indirektni dokazi da je DNK osnova nasledne supstance.

Prvi konkretni dokazi - Avery, Mac Leod i McCarty 1944. Streptococcus pneumoniae - miševi

Griffith 1928.

Uglavnom kod virusa Kao jednolančana i dvolančana RNK Mozaični virus duvana

Polimerni molekuli sastavljeni od nukleotida

Adenin Guanin Timin Citozin

Nukleozid

Watson i Crick, 1953.

Chargaff-ova pravila: A=T G=C

Difrakcija X-zraka

Dvostruki heliks

3’-5’ fosfordiestarske veze

A=T GΞC

Lanci - komplementarni i antiparalelni

0.34 nm 360ᵒ

A B Z

RNK - omogućava realizaciju genetičke informacije. „Ribozimi“ - informaciona i katalitička funkcija:

Tetrahymena - praživotinje, RNK kao genetički materijal Razlozi evolutivnog postanka DNK:

DNK hemijski stabilnija od RNK

Dvolančana struktura - efikasnija replikacija

Dvolančana struktura - efikasnija reparacija Timin umesto uracila

Kompleksost ćelije zahteva veću količinu genetičke

informacije

iRNK

tRNK

rRNK

Jedan od osnovnih preduslova za odigravanje normalne reprodukcije.

roditeljski lanac - matrica za sintezu

novog lanca

semikonzervativna replikacija

Ključna uloga DNK polimeraza II

Specifičnosti i razlike u odnosu na prokariote: daleko veća količina DNK replikacija se upotpunjava sintezom histona i nehistonskih

proteina Okazaki fragmenti 100-200 nukleotida (prokarioti 10-20) 30 puta manja brzina replikacije nego kod prokariota replikacija isključivo u S fazi ćelijskog ciklusa veći broj „replikacionih viljuški“ po jednom molekuku DNK replikon osnovna jedinica replikacije DNK polimeraza: α, β, γ, σ subjedinice

NIVOI ORGANIZACIJE I EKSPRESIJE GENOMA

CENTRALNA DOGMA MOLEKULARNE

BIOLOGIJE

Kako geni ostvaruju svoje efekte, rezultirajući određenim fenotipom (virus, bakterija, organizam...)?

ULOGA KOJU GENI IMAJU U KONTROLI SINETEZE PROTEINA, RNK, REPRESORA, AKTIVATORA...

Odnosi se na protok i realizaciju genetičkih informacija u ćeliji komplementarnost antiparalelnost samoinstrukcija

*MOGUĆA KOD NEKIH VIRUSA

reverzna transkripcija

Prvi korak u realizaciji genetičke informacije, tj. ekspresije gena

ČETIRI FAZE: 1. PREPOZNAVANJE 2. INICIJACIJA 3. ELONGACIJA 4. TERMINACIJA

!!UVEK 5’- 3’!!

PROKARIOTI RNK polimeraza

α α β β’ ω – subjedinice + δ – vezivanje za PROMOTOR

STABILAN INICIJACIONI KOMPLEKS

PRIBNOVLJEV BLOK TATAAT

- 1 0

TTGACA -35

Vezivanjem za promotor, dolazi do lokalne denaturacije DNK – nastaje OTVOREN KOMPLEKS

Ugradnjom prvog ribonukleotida, završena inicijacija i počinje RNK ELONGACIJA

TERMINACIJA STOP signali:

5’-UUUUUUA-3’

EUKARIOTA

TRANSKRIPCIJA -jedro

TRANSLACIJA – citoplazma

prostorno i vremenski odvojeni

RNK polimeraza: RNK polimeraza I

u jedarcetu sinteza rRNK

RNK polimeraza II većina strukturnih gena primarni transkript – pre-iRNK

RNK polimeraza III male jedarne RNK – snRNA tRNK

EGZONI I INTRONI

OBRADA PRIMARNOG

TRANSKRIPTA

EUKARIOTA

U promotorskim regionima

TATA - blok - 25

CAAT - blok - 75

Kod eukariota su procesi transkripcije i translacije prostorno i vremenski odvojeni!

Kod prokariota može da otpočne translacija na iRNK molekulu, mada još uvek nije završena transkripcija

Kod prokariota može da otpočne translacija na iRNK molekulu, mada još uvek nije završena transkripcija

Modifikacije sintetisanog RNK lanca INTRONI I EGZONI Proces formiranja iRNK, rRNK i tRNK sposobnih da se

uključe u translaciju RNA splicing

izuzetno precizno i bez promene “okvira čitanja” (reading frame)

signali za isecanje - dinukleotidi

egzon-GT.......AG-egzon

Tri načina isecanja introna: tRNK- specifična endonukleaza i ligaza

Tri načina isecanja introna: tRNK- specifična endonukleaza i ligaza rRNK – autokatalitički pre-iRNK – hnRNK- delovanjem

SPLAJSOZOMA

praživotinja Tetrahymena

RNK PROTEINI

4 azotne baze treba da kodira 20 aminokiselina

41 = 4

42 = 16

43 = 64

START kodon AUG – Metionin

STOP kodon UAA UAG UGA

UNIVERZALNOST

IZROĐEONST – DEGENERATIVNOST više različitih kodona za 1 AK više različitih tRNK za 1 kodon više različitih kodona za 1 tRNK

teorija “kolebljivosti”

NEMA PREKLAPANJA U OČITAVANJU KODONA UVEK 5’-3’ PRAVAC

5′ baza u antikodonu 3′ baza u kodonu G U ili C C G A U U A ili G I A, U ili C

Sparivanje baza između 5′ baze antikodona u tRNK i 3′ baze kodona u iRNK (kolebljivost, engl. wobble u sparivanju kodon-antikodon)

PREVOĐENJE INFORMACIJE SA iRNK DO ODGOVARAJUĆEG POLIPEPTIDA

Najkompleksniji biohemijski proces u živim sistemima: preko 50 polipeptida i 3-5 rRNK u sastavu ribozoma najmanje 20 enzima za aktivaciju AK 40-60 različitih tRNK najmanje 9 solubilnih proteina uključenih u sintezu proteina

RIBOZOM – glavna mašinerija biosinteze

FAZE: inicijacija elongacija terminacija

AKTIVACIJA AMINOKISELINA

aminokiselina (AK) + ATP → AK-AMP + PPi aminoacil tRNK sintetaza AK-AMP + tRNK → AK-tRNK + AMP aminoacil tRNK sintetaza

INICIJACIJA reakcije pre

formiranja peptidne veze disocijacija

subjedinica ribozoma faktori inicijacije IF-1, IF-2, IF-3

70 S KOMPLEKS INICIJACIJE

ELONGACIJA tri mesta na ribozomu

Akceptorsko Peptidilno Egzit

Elongacioni faktor - EF

peptidil- transferaza

GTP

Ciklus elongacije u sintezi proteina

TERMINACIJA STOP kodon RF – realease factors

RF-1 RF-2

UAA UAG UGA