Curs 9
-
Upload
eduard-butuza -
Category
Documents
-
view
23 -
download
3
description
Transcript of Curs 9
CURS CURS 99 – 30 noiembrie 2011CURS CURS 99 – 30 noiembrie 2011
GENETICA MEDICINA DENTARAGENETICA MEDICINA DENTARA
EXPRESIA GENICAEXPRESIA GENICA(FUNCTIA GENEI)(FUNCTIA GENEI)(FUNCTIA GENEI)(FUNCTIA GENEI)
EXPRESIA GENICAEXPRESIA GENICA(FUNCTIA GENEI)(FUNCTIA GENEI)
ExpresiaExpresia informatieiinformatiei geneticegenetice se se realizeazarealizeaza in in
toatetoate celulelecelulele prinprin transferultransferul informatieiinformatiei de la: de la:
3
ADN ADN
PROTEINAPROTEINA
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
EXPRESIA GENICAEXPRESIA GENICA(FUNCTIA GENEI)(FUNCTIA GENEI)
TransferulTransferulinformatieiinformatiei
geneticegenetice de la de la nivelulnivelul genelorgenelor la la nivelulnivelul caracterelorcaracterelor
fenotipicefenotipice
1.1. TRANSCRIPTIA TRANSCRIPTIA geneigeneistructuralestructurale..
22.. FORMAREA FORMAREA ARNmARNm maturmatur..
3.3. TRANSPORTUL TRANSPORTUL ARNmARNm maturmatur din din nucleunucleu in in citoplasmacitoplasma, la , la ribozomiribozomi..
4
nivelulnivelul caracterelorcaracterelorfenotipicefenotipice
corespunzatoarecorespunzatoareimplicaimplica maimai multemulte
ETAPE:ETAPE:
nucleunucleu in in citoplasmacitoplasma, la , la ribozomiribozomi..
4. 4. TRANSLATIA.TRANSLATIA.
55.. PROCESAREA postPROCESAREA post--translationalatranslationala sisiasamblareaasamblarea proteineiproteinei intrintr--o o structurastructura cu cu
activitateactivitate biologicabiologica. .
6. 6. FINISAREA FINISAREA caracterelorcaracterelorfenotipicefenotipice, , procesproces la care la care participaparticipa pepelangalanga proteineproteine sisi altealte biomoleculebiomolecule..
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
FLUXUL INFORMATIONALFLUXUL INFORMATIONAL
5CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
FLUXUL INFORMATIONALFLUXUL INFORMATIONAL
PROTEINESTRUCTURALE
CARACTERE FIZICE
ADN ARN PROTEINE CARACTER
6CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
GENA STRUCTURALA(codifica un lantpolipeptidic)
PROTEINEENZIMATICE
HORMONI
CARACTERE METABOLICE
CONTROLUL CRESTERII SI DEZVOLTARII
EXPRESIA GENICAEXPRESIA GENICA
ARNm
Lantul deaminoacizi in crestere
NUCLEU CITOPLASMA
7
Adapted from Understanding Gene Testing, NIH, 1995
Membranacelulara
ADNMembrananucleara
Ribozom Lant polipeptidic
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
FORMAREA FORMAREA ARNmARNm maturmatur
ADNADN
ARN hnARN hn
TRANSCRIPTIETRANSCRIPTIE
ExonExonIntronIntron
ExonExonIntronIntron
ExonExon
8
TRANSLATIETRANSLATIE
ProteinaProteina
ARN hnARN hn
ARNm maturARNm matur
MATISAREMATISARE
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
- Este un proces
- Este un proces
- In cursulfiecarei etape
se pot produce eroricare perturba
EXPRESIA GENICAEXPRESIA GENICA
9
procesmolecular,
biochimic;
procescontrolatgenetic;
care perturbatransferulinformatieigenetice
generand boligenetice.
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
ARNpolimeraza
ARN
10CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
ASEMANARI si DEOSEBIRI intre Pk si Ek
TRANSCRIPTIATRANSCRIPTIA
ARN polimerazaADN-catena 5’ – 3’
ribonucleotide
11
Directia transcriptiei
ADN-catena 3’ – 5’, matrita
ARNARN
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
ActivatorActivator
UNITATE TRANSCRIPTIONALA
TRANSCRIPT INITIALTRANSCRIPT INITIAL
ARNhnARNhn
ADNADNPROMOTOR
TRANSCRIPTIE
12
ARNhnARNhn
ARNmARNm MATISARE
MECANISMUL
TRANSCRIPTIEI
LA EK
ARNm matur
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
STRUCTURA UNEI GENE CARE STRUCTURA UNEI GENE CARE CODIFICA O PROTEINACODIFICA O PROTEINA
REGIUNEA REGIUNEA CENTRALACENTRALA
1. este flancata de 2 regiuni laterale sau
secvente de reglare a genei
(regiunea laterala 5’ siregiunea laterala 3’).
2. este transcrisa integral
4. tipuri de secvente: S.S.T. = situs de initiere a transcriptiei
• 5’ UTR= untranslatedregion
• ATG=codon initiator• EXON1• INTRON1 (5’GT – AG3’)
13
CENTRALACENTRALA(cadrul de lectura a informatiei
genetice)
2. este transcrisa integral in ARNhn.
3. contine mai multetipuri de secvente cu
functie diferita.
• INTRON1 (5’GT – AG3’)• EXON2• TAA, TAG, TGA =codoni
stop • 3’UTR• S.T.T., AATAAA= situsul
de terminare a transcriptiei, semnal al poliadenilarii
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
STRUCTURA UNEI GENE CARE STRUCTURA UNEI GENE CARE CODIFICA O PROTEINACODIFICA O PROTEINA
REGIUNI REGIUNI
1. regiunealaterala 5’ (promotorulgenei implicatin initierea
2. regiunealaterala 3’
( imprecis
14
REGIUNI REGIUNI LATERALE:LATERALE:
in initiereatranscriptieieste format din TATA-
box, CAAT-box si GC-box).
( imprecisdelimitata si
putincunoscuta).
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
MODULAREA ACTIVITATII MODULAREA ACTIVITATII PROMOTORULUIPROMOTORULUI
15
ACTIVATOR (ENHANCER)
– stimuleaza transcriptia
INHIBITOR
(SILENCER)
– suprima transcriptia
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
5’Cap UTR AUG
ARNmARNm maturmatur((monocistronicmonocistronic))
Exon 1 UTR POLI-A 3’
– 7 metil-guanina (m7Gpp)
Exon 2 Exon 3
16
– 7 metil-guanina (m7Gpp) asigura stabilitatea
ARNm,protectie impotrivadegradarii sale in citoplasmasi faciliteazarecunoasterea si
fixarea la ribozom.
– coada de adenozineasigura stabilitatea ARNm si
transportul din nucleu in citoplasma.
5’Cap
POLI ’POLI-A 3’’
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
ADN
TRANSCRIPTIE ARN polimeraza
SCHEMA SINTEZEI PROTEICESCHEMA SINTEZEI PROTEICE
5’ Catena transcrisa
3’Catena netranscrisa
17
Transcriptul
ARN
TRANSLATIE
Lant polipeptidic
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
TRANSLATIATRANSLATIA((decodificareadecodificarea informatieiinformatiei geneticegenetice))
1.1. are loc in citoplasma, la nivelul ribozomilor;
18
2.2. este necesara prezenta apartului de translatie;
3.3. intre secventa de nucleotide a ARNm matur sisecventa aminoacizilor din lantul polipeptidicexista un sistem de corespondenta reprezentatde CODUL GENETICCODUL GENETIC.
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
APARATUL TRANSLATIEIAPARATUL TRANSLATIEI
1.1.ARNm matur 2.2.Ribozomii 3.3.ARNt
19
4.4.Proteine
(factori de initiere, elongatie
si eliberare)
5.5.Surse de energie
(ATP, GTP)
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
UUUUUU
TRIPLET ARNm
RIBOZOM
CODUL GENETICCODUL GENETIC
AAAAAA
Phe ARNt
20
UUUUUU
Este un sistem de corespondenta intre o anumitasecventa de nucleotide din ARNm si un anumitaminoacid din structura lantului polipeptidic.
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
Este codul tripletelor de baze azotate din ARNm care poartă informaţia genetică
necesară sintezeiaminoacizilor din catena polipeptidică a proteinei
primare.
CODUL GENETICCODUL GENETIC
21
La Pk este o relaţie directă între ordineanucleotidelor ARNm şi ordinea aminoacizilor.
La Ek, numai ARNm matur este coliniar cu proteina, adică, lipsesc
pauzele sau întreruperile în secvenţa ARNm.
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
Experimentul
s-a realizat
“in vitro”S-a folosit un sistem celular liber (cell-free system) din care fac
parte componente ale celulei E.coli
reprezentate de:
DDESCIFRAREA CODULUI GENETICESCIFRAREA CODULUI GENETIC
CODUL GENETIC a fost descifratexperimental.
22
reprezentate de:
RIBOZOMIARNt cu
aminoacizi activaţiFactori proteici
necesari translaţiei
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
ARN
Marshall NIRENBERG (1961), Marshall NIRENBERG (1961), National Institute for Health, USANational Institute for Health, USA
SISTEM CELULAR LIBER
(cell-free system)
�RIBOZOMI
�ARNt
�AMINOACIZI
23
eprubeta�AMINOACIZI
�ENZIME
�ATP, GTP
+ ARNm ‘5-UUU-3’ = PROTEINA
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
DDESCIFRAREA CODULUI GENETICESCIFRAREA CODULUI GENETIC
24CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
Experimentele au fost realizate de NIRENBERG, 1961.
R.HOLLEY si H.G.KHORANA au adus contributii importante la descifrareacodului genetic.
Primul pas în descifrarea codului genetic a precizat numărul exact de nucleotide care specifică un aminoacid.
DDESCIFRAREA CODULUI GENETICESCIFRAREA CODULUI GENETIC
25
S-a utilizat drept mesaj pentru translatie un ARNm sintetizat artificial avand o secventa nucleotidica cunoscuta.
S-a realizat sinteza unei proteine în prezenţa unui HOMOPOLIMER (ARNm format din nucleotide sintetice de un
singur tip) sau HETEROPOLIMER (ARNm format din polinucleotide sintetice cu secventa cunoscuta).
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
DDESCIFRAREA CODULUI GENETICESCIFRAREA CODULUI GENETIC
De exemplu,
1. ARNm sintetic poliuracil – un ARNm sintetizat artificial formatnumai din uracil a fost introdus într-un sistem celular liber realizându-se sinteza unui lanţ polipeptidic format numai din fenilalanină;
Concluzia, 5’- UUU -3’ este codonul pentru PHE (fenilalanină).
2. poli(A) - 5’- AAA -3’ este codonul pentru LYS (lizină).
3. poli(C) - 5’- CCC -3’este codonul pentru PRO (prolină).
4. poli(G) - 5’- GGG -3’este codonul pentru GLY (glicină).
MEDICINA DENTARA CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyright 26
1.Numărului de baze necesare
pentru specificarea
2.Tipurilor denucleotide care
3.Ordineaacestor
4.Mecanismuluisi a
consecintelorunor mutatii
DDESCIFRAREA CODULUI GENETICESCIFRAREA CODULUI GENETIC
a facilitat cunoasterea:
27
pentru specificarea
unui aminoacid ( 3 baze
azotate, un triplet);
2.Tipurilor denucleotide care
formează codonul;
3.Ordineaacestor
nucleotide în codon.
unor mutatiigenice
punctiforme ceproduc
insertia/deletiaunui nucleotid.
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
1. codonul este 2. numărul de 3. codul are 4. codul genetic
CARACTERISTICILE CODULUI CARACTERISTICILE CODULUI GENETICGENETIC
28
1. codonul este alcătuit din 3 nucleotide adiacente şi
corespunde unui aminoacid din
lanţul polipeptidic.
2. numărul de codoni este 64; dintre aceştia 61 codifică
aminoacizi şi se numesc codoni sens, 3 sunt
codoni nonsens.
3. codul are semnale de
început AUG –codon iniţiator şi de sfârşit
UAA,UAG, UGA –codoni stop.
4. codul genetic este
nesuprapus,
adică, doi codoni succesivi nu au nucleotide
comune.
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
5.citirea codului 6.codul genetic 7.codul genetic este
degenerat8.codul genetic
CARACTERISTICILE CODULUI CARACTERISTICILE CODULUI GENETICGENETIC
29
5.citirea codului genetic se face într-un singur
sens, unidirecţional de la 5’- la -3’ ; citirea se face continuu fărăsemne de
separare întrecodoni.
6.codul genetic este specific –
fiecare codon are o anumită ordine a nucleotidelor si
semnificatotdeauna acelasi
aminoacid.
degenerat(redundant) – toţiaminoacizii, cu
excepţia metionnei şitriptofanului, suntspecificaţi de mai
mult de un codon. Un acelaşi aminoacideste codat de mai mulţi codoni.
8.codul geneticeste universal –aceiaşi codonispecifică aceiaşi
aminoaciziindiferent se
specie.
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
CODUL GENETIC si CODONIICODUL GENETIC si CODONII
Un CODON este format din 3 nucleotide ARNm. Codul genetic are 64 de codoni.
Codonul (AUG) semnifica metionine si initiaza translatia (codon initiator)
61 codoni codifica20 amino acids(codoni sens)
3 codoni stop(codoni nonsens)
AUG GCA UAA UAG UGAAUG GCA UAA UAG UGA
Metionina Alanina
30CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara
copyrightMEDICINA DENTARA
Codul genetic NUCLEAR se deosebeşte de cel MITOCONDRIAL prin:
*EXCEPTIE,EXCEPTIE,
CODONI standard / NUCLEU Mamifere
TABEL
MITOCONDRIE
Drosophila Neurospora Drojdie Plante
31CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara
copyrightMEDICINA DENTARA
*CONVENTIONAL, fiecare codon este
indicat în ARNm ;
In realitate, codonii sunt în secventa ADN.
De exemplu,
32
ARNm 5’- AUG -3’
ADN 3’- TAC -5’
ADN 5’- ATG -3’
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
CODUL GENETICCODUL GENETICCODUL GENETICCODUL GENETIC
ARNt
ARNm
a 2-a baza din codon
33CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara
copyrightMEDICINA DENTARA
ARNm
Prima bazadin codon a
3-a bazadin codon
TRANSLATIATRANSLATIA
- este complexă şi implicămai multe componente
celulare diferite(ARNm, ribozomi, ARNt, a
minoacizi, enzime şicofactori proteici – factoride iniţiere, elongaţie, de
terminare).
- are loc formarea complexului ARNm –
ribozomi (complex poliribozomic).
- fiecare aminoacid este recunoscut de către o moleculă de ARNt specifică şi se fixează
la capătul
CCA -3’ al acestuia cu ajutorul unei enzime (complexul
aminoacid-ARNt).
34
- codonul ARNm este recunoscut de anticodonul
complementar din ARNt. - etapele translaţiei sunt : iniţierea, elongaţia şi
terminarea şi se desfăşoară în citoplasmă.
- se formează o proteinăprimară care suferă un
proces post-translaţionalde transformări până
apare proteinafinală, funcţională.
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
ARNt
ARNt
ARNt
ARNm1
35
ARNt ARNt
ARNt
ARNt
liber
ARNtARNt
Ribozomul se misca in directia 3’
2
3
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
ETAPELE TRANSLATIEI
ETAPELE TRANSLATIEI
INITIEREA
ELONGATIA
36
ETAPELE TRANSLATIEI
ETAPELE TRANSLATIEI
ELONGATIA
TERMINAREA
CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyrightMEDICINA DENTARA
Pentru ilusrarea experimentelor si a mecanismelor moleculare prezentate s-au preluat imagini de pe site-ul:
http://images.google.com
www.google.com
REFERINTE ELECTRONICE REFERINTE ELECTRONICE
MEDICINA DENTARA CURS 9 GENETICA - A nu se copia sau distribui fara copyright 37
Pentru clarificarea unor probleme legate de tematica predata la curs se pot trimite
intrebari la adresa:
NE REVEDEM SAPTAMANA VIITOARE !
NE REVEDEM SAPTAMANA VIITOARE !VIITOARE !VIITOARE !