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
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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
Genetička informacija
• Redosled nukleotida u DNK koji određuje redosled aminokiselina u proteinu
• 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
REPLIKACIJA DNK
Replikacija
• Replika – kopija• Proces udvajanja DNK• Odvija se u jedru, u S-fazi
ćelijskog ciklusa, pred ćelijsku deobu
Replikacija
CT
TG
CA
GA T
CGAACGT
CT
GAA
GTG
TCAC
G GC C
3’
5’
5’
3’
5’
3’
3’5’
3’5’
3’5’
vodeći lanac
zaostajući lanac
smer replikacijeOkazakijevi fragmenti
1. HELIKAZA raskida vodonične veze i raspliće lance DNK
2. DNK-polimeraza klizi po matričnom lancu u 3’ → 5’ smeru i sintetiše komplementarni VODEĆI lanac u 5’ → 3’ smeru
Vodeći lanac sintetiše se kontinuirano
3. Zaostajući lanac sintetiše se diskontinuirano: iz delova – Okazakijevih fragmenata
4. LIGAZA povezuje fragmente u zaostajućem lancu
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
• Replikacija DNK je semikonzervativan proces jer se svaki molekul DNK sastoji od:– jednog starog
roditeljskog lanca i– jednog
novosintetisanog lancaroditeljski
lanac
novosintetisani lanac
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
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
TRANSKRIPCIJA• Proces sinteze RNK, odvija se u jedru
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
matrični lanac DNK
kodirajući lanac DNKRNK polimeraza
RNK
Smer transkripcije
ribonukleotid
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’
transkripcija gena
isecanje introna i spajanje egzona
DNK
primarni transkript
iRNKtransport iRNK u citoplazmu
egzon intron egzon intron egzon
RNK
Obrada primarnog transkripta
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
RIBOZOMvelika
podjedinica
mala podjedinica
POLIRIBOZOM
iRNK
– više ribozoma povezanih iRNK koja prolazi između male i velike subjedinice
Izgrađene od rRNK i proteina
POLIRIBOZOM
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
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 Akodon
antikodon
1. INICIJACIJA
2. ELONGACIJA
3. TERMINACIJA
Translokacija
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
Val
C A A
Met
U A CiRNK
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
Gly
C C G
Met Val
C A AiRNK
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
Asp
C U AGly
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
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
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
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
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
U U U
TERMINACIJA
Met Val Gly Asp Ser Phe Arg Lys
oslo
bađa
jući
pr
otei
n
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
• 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.
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.
• 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.
• 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.