W 1988 roku w USA, z inicjatywy noblisty Jamesa Watsona, a w 1989 roku w Rosji, pod przewodnictwem akademika Aleksandra Aleksandrowicza Baeva, rozpoczęły się prace nad realizacją wspaniałego światowego projektu „Human Genome”. Pod względem skali finansowania projekt ten jest porównywalny z projektami kosmicznymi. Celem pierwszego etapu prac było określenie pełnej sekwencji nukleotydów w ludzkim DNA. Od 10 lat nad rozwiązaniem tego problemu pracują setki naukowców z wielu krajów świata. Wszystkie chromosomy zostały „podzielone” pomiędzy zespoły naukowe krajów uczestniczących w projekcie. Rosja otrzymała do badań trzeci, trzynasty i dziewiętnasty chromosom.

Wiosną 2000 roku w kanadyjskim mieście Vancouver podsumowano wyniki pierwszego etapu. Oficjalnie ogłoszono, że odszyfrowano sekwencję nukleotydów wszystkich ludzkich chromosomów. Trudno przecenić znaczenie tej pracy, ponieważ znajomość struktury genów ludzkiego ciała pozwala zrozumieć mechanizmy ich funkcjonowania, a tym samym określić wpływ dziedziczności na kształtowanie się cech i właściwości organizmu, na zdrowie i oczekiwaną długość życia. W trakcie badań odkryto wiele nowych genów, których rolę w kształtowaniu organizmu trzeba będzie w przyszłości bliżej zbadać. Badanie genów prowadzi do stworzenia zasadniczo nowych narzędzi diagnostycznych i metod leczenia chorób dziedzicznych. Odkodowanie sekwencji ludzkiego DNA ma ogromne znaczenie praktyczne przy określaniu zgodności genetycznej podczas przeszczepiania 1 narządu, pobieraniu genetycznych odcisków palców i genotypowaniu.

Ale uzyskane informacje były ważne nie tylko dla biologii i medycyny. Na podstawie wiedzy o strukturze ludzkiego genomu możliwa jest rekonstrukcja historii społeczeństwa ludzkiego i ewolucji człowieka jako gatunku biologicznego. Porównywanie genomów różnych gatunków organizmów pozwala nam badać pochodzenie i ewolucję życia na Ziemi.

Jaki jest ludzki genom?

■ Ludzki genom. Znasz już pojęcia „gen” i „genotyp”. Termin " genom„po raz pierwszy został wprowadzony przez niemieckiego botanika Hansa Winklera w 1920 roku, który scharakteryzował go jako zbiór genów charakterystycznych dla haploidalnego zestawu chromosomów danego gatunku organizmu. W odróżnieniu od genotypu genom jest cechą charakterystyczną gatunku, a nie odrębną | osoby. Każda gameta organizmu diploidalnego, niosąca haploidalny zestaw chromosomów, zawiera zasadniczo genom charakterystyczny dla tego gatunku. Pamiętaj o dziedziczeniu cech w grochu. Każda roślina ma geny określające kolor nasion, kształt nasion i kolor kwiatów; są one niezbędne do jej istnienia i są zawarte w genomie tego gatunku. Ale w każdej roślinie grochu, jak we wszystkich organizmach diploidalnych, istnieją dwa allele dla każdego genu, zlokalizowane na homologicznych chromosomach. U jednej rośliny mogą to być te same allele odpowiedzialne za żółtą barwę grochu, u drugiej różne, powodujące żółtość i zieleń, w trzeciej oba allele będą determinować rozwój zielonej barwy nasion i tak dalej dla wszystkich cech . Te indywidualne różnice są charakterystyczne genotyp konkretnego osobnika, a nie genomu. Zatem genom jest „listą” genów niezbędnych do normalnego funkcjonowania organizmu.

Odkodowanie pełnej sekwencji nukleotydów w ludzkim DNA umożliwiło oszacowanie całkowitej liczby genów tworzących genom. Okazało się, że jest ich zaledwie około 30-40 tysięcy, choć dokładna liczba nie jest jeszcze znana. Wcześniej zakładano, że liczba genów u człowieka jest 3-4 razy większa, około 100 tysięcy, więc te wyniki stały się swego rodzaju sensacją. Każdy z nas ma tylko 5 razy więcej genów niż drożdże i tylko 2 razy więcej niż Drosophila. W porównaniu z innymi organizmami nie mamy wielu genów. Być może istnieją pewne cechy w strukturze i funkcjonowaniu naszego genomu, które sprawiają, że człowiek jest istotą złożoną?

■ Struktura genu eukariotycznego. W ludzkim chromosomie przypada średnio około 50 tysięcy nukleotydów na gen. Istnieją bardzo krótkie geny. Na przykład białko enkefalina, które jest syntetyzowane w neuronach mózgu i wpływa na powstawanie naszych pozytywnych emocji, składa się tylko z 5 aminokwasów. W rezultacie gen odpowiedzialny za jego syntezę zawiera tylko około dwudziestu nukleotydów. A najdłuższy gen, kodujący jedno z białek mięśniowych, składa się z 2,5 miliona nukleotydów.

W genomie człowieka, a także u innych ssaków, regiony DNA kodujące białka stanowią mniej niż 5% całkowitej długości chromosomu. Pozostałą część, czyli większość DNA, nazywano wcześniej zbędnym, ale teraz stało się jasne, że pełni on bardzo ważne funkcje regulacyjne, określając, w których komórkach i kiedy powinny funkcjonować określone geny. W prostszych organizmach prokariotycznych, których genom jest reprezentowany przez jedną kolistą cząsteczkę DNA, część kodująca stanowi do 90% całego genomu.

Nie wszystkie dziesiątki tysięcy genów działają jednocześnie w każdej komórce organizmu wielokomórkowego; nie jest to wymagane. Istniejąca specjalizacja między komórkami jest zdeterminowana selektywnym funkcjonowaniem określonych genów. Komórka mięśniowa nie musi syntetyzować keratyny, a komórka nerwowa nie musi syntetyzować białek mięśniowych. Chociaż należy zauważyć, że istnieje dość duża grupa genów, które działają niemal stale we wszystkich komórkach. Są to geny, które kodują informację o białkach niezbędnych do życiowych funkcji komórki, takich jak reduplikacja, transkrypcja, synteza ATP i wiele innych.

Zgodnie ze współczesnymi koncepcjami naukowymi, gen w komórkach eukariotycznych kodujący określone białko zawsze składa się z kilku niezbędnych elementów. Z reguły na początku i na końcu genu są specjalne regiony regulacyjne; określają, kiedy, w jakich okolicznościach i w jakich tkankach ten gen będzie działał. Takie regiony regulatorowe mogą dodatkowo znajdować się poza genem, dość daleko, ale mimo to aktywnie uczestniczyć w jego kontroli.

Oprócz stref regulacyjnych istnieje część strukturalna genu, która faktycznie zawiera informację o pierwotnej strukturze odpowiedniego białka. W większości genów eukariotycznych jest znacznie krótsza niż strefa regulacyjna.

■ Interakcja genów. Należy jasno zrozumieć, że pracy jednego genu nie można wykonywać w oderwaniu od wszystkich pozostałych. Wzajemny wpływ genów jest różnorodny, a w tworzeniu większości cech organizmu bierze udział nie jeden czy dwa, ale dziesiątki różnych genów, z których każdy wnosi swój specyficzny wkład w ten proces.

Według Human Genome Project normalny rozwój komórki mięśni gładkich wymaga skoordynowanej pracy 127 genów, a produkty 735 genów biorą udział w tworzeniu włókna mięśni prążkowanych.

Jako przykład interakcji genów rozważ dziedziczenie koloru kwiatów u niektórych roślin. W komórkach korony groszku cukrowego syntetyzowana jest pewna substancja, tzw. propigment, który pod wpływem specjalnego enzymu może zamienić się w pigment antocyjaninowy, powodując fioletową barwę kwiatu. Oznacza to, że obecność koloru zależy od prawidłowego funkcjonowania co najmniej dwóch genów, z których jeden odpowiada za syntezę propigmentu, a drugi za syntezę enzymu. Zakłócenie w funkcjonowaniu któregokolwiek z tych genów doprowadzi do zakłócenia syntezy pigmentu, a w rezultacie do braku koloru; w tym przypadku korona kwiatów będzie biała.

Czasami ma miejsce odwrotna sytuacja, gdy jeden gen wpływa na rozwój kilku cech i właściwości organizmu. Zjawisko to nazywa się plejotropia lub działanie wielu genów. Z reguły taki efekt powodują geny, których funkcjonowanie jest bardzo ważne we wczesnych stadiach ontogenezy. U ludzi podobnym przykładem jest gen zaangażowany w tworzenie tkanki łącznej. Zakłócenie w jego funkcjonowaniu prowadzi do rozwoju kilku objawów jednocześnie: długich „pajączków” palców, bardzo wysokiego wzrostu z powodu silnego wydłużenia kończyn, dużej ruchomości stawów, zaburzenia struktury soczewki i tętniaka (wysunięcie ściany ) aorty.

■ Interakcja genów nieallelicznych. Znanych jest kilka rodzajów interakcji genów nieallelicznych.

Uzupełniająca interakcja. Zjawisko interakcji kilku genów nieallelicznych, prowadzące do rozwoju nowej manifestacji cechy, której nie ma u rodziców, nazywa się interakcją komplementarną. Przykład dziedziczenia koloru kwiatów u groszku cukrowego, podany w §-3.14, odnosi się właśnie do tego typu interakcji genów. Dominujące allele dwóch genów (A i B), każdy z osobna, nie są w stanie zapewnić syntezy pigmentu. Pigment antocyjaninowy, który powoduje fioletową barwę kwiatu, zaczyna być syntetyzowany dopiero wtedy, gdy w genotypie obecne są dominujące allele obu genów (A - B -).

Dobrze znanym przykładem wzajemnej interakcji jest dziedziczenie kształtu grzebienia u kurcząt. Wyróżnia się cztery formy grzebienia, których powstanie uwarunkowane jest oddziaływaniem dwóch nieallelicznych genów – A i B. Jeżeli genotyp zawiera dominujące allele tylko genu A (A_bb), powstaje grzebień w kształcie różyczki, obecność dominujących alleli drugiego genu B (aaB_) powoduje utworzenie grzebienia w kształcie grochu. Jeśli genotyp zawiera dominujące allele obu genów (A_B_), powstaje grzebień w kształcie orzecha, a w przypadku braku alleli dominujących (aabb) rozwija się grzebień prosty.

Epistaza. Interakcja genów nieallelicznych, w której gen jednej pary alleli tłumi ekspresję genu innej pary alleli, nazywa się epistazą. Geny hamujące działanie innych genów nazywane są inhibitorami lub supresorami. Geny inhibitorowe mogą być dominujące (I) lub recesywne (i), dlatego rozróżnia się epistazę dominującą i recesywną.

Na dominująca epistaza jeden dominujący gen (I) tłumi ekspresję innego nieallelicznego genu dominującego.

Istnieją dwa możliwe warianty podziału fenotypowego w epistazie dominującej.

1. Homozygoty pod względem alleli recesywnych (aa/7) nie różnią się fenotypowo od organizmów, które mają w genotypie dominujące allele genu inhibitora.

W przypadku dyni kolor owoców może być żółty (A) lub zielony (a). Manifestacja tego koloru może zostać stłumiona przez dominujący gen inhibitorowy (I), co powoduje powstawanie białych owoców (A_I_; aaI_).

biały zielony

F 2: 16 września A_I_; 3/16 A_ii ; 3/16

biały (12) żółty (3) zielony (1)

W opisanych i podobnych przypadkach, przy podziale na F 2 według genotypu 9:3:3:1, podział na fenotyp odpowiada 12:3:1.

2. Homozygoty pod względem alleli recesywnych (aaii) nie różnią się fenotypem od organizmów o genotypach A_I_ i aaI_.

W kukurydzy gen strukturalny A decyduje o kolorze ziarna: fioletowym (A) lub białym (a). W obecności dominującego allelu genu inhibitora (I) pigment nie jest syntetyzowany.

R: AAII x aaii

Biały biały

F 2:9/16 A_I_; 3/16 aal_; 1/16 aaii 3/16A_ii

biały (13) fioletowy (3)

W F2, 9/16 rośliny (A_I_) nie syntetyzują pigmentu, ponieważ genotyp zawiera dominujący allel genu inhibitora (I). U 3/16 roślin (aaI_) barwa ziaren jest biała, gdyż ich genotyp nie zawiera dominującego allelu A, odpowiedzialnego za syntezę pigmentu, a dodatkowo występuje dominujący allel genu inhibitora. U 1/16 roślin (aaii) ziarna są również białe, ponieważ w ich genotypie nie występuje dominujący allel A, który odpowiada za syntezę fioletowego pigmentu. Tylko 3/16 roślin o genotypie A_ii rozwija kolorowe (fioletowe) ziarna, gdyż w obecności dominującego allelu A ich genotyp nie posiada dominującego allelu genu inhibitora.

W tym i innych podobnych przykładach rozszczepienie fenotypowe w F2 wynosi 13:3. (Należy pamiętać, że zgodnie z genotypem podział nadal pozostaje taki sam - 9: 3: 3: 1, co odpowiada podziałowi w krzyżówce dihybrydowej.)

Na epistaza recesywna allel recesywny genu inhibitora w stanie homozygotycznym tłumi manifestację nieallelicznego genu dominującego.

U lnu gen B decyduje o pigmentacji korony: allel B – korona niebieska, allel b – różowa. Kolor rozwija się tylko wtedy, gdy genotyp zawiera dominujący allel innego nieallelicznego genu - I. Obecność dwóch recesywnych alleli ii w genotypie prowadzi do powstania bezbarwnej (białej) korony.

różowy biały

F 2: 16 września B_I_; 3/16 bbI_; 3/16B_ii; 1/16bbii

Niebieski (9) różowy (3) biały (4)

W przypadku epistazy recesywnej w tym i innych podobnych przypadkach w F 2 obserwuje się rozszczepienie zgodnie z fenotypem 9:3:4.

■ Polimerowe działanie genów (polimeryzm). Inną możliwością interakcji genów nieallelicznych jest polimeryzacja. Przy tej interakcji stopień ekspresji cechy zależy od liczby dominujących alleli tych genów w genotypie: im więcej dominujących alleli w sumie, tym silniejsza jest ekspresja cechy. Przykładem takiego oddziaływania polimerów jest dziedziczenie barwy ziarna pszenicy. Rośliny z genotypem ZA 1 ZA 1 ZA 2 ZA 2 mają ciemnoczerwone ziarna, rośliny za 1 za 1 za 2 za 2- ziarna białe oraz rośliny z jednym, dwoma lub trzema allelami dominującymi - o różnym stopniu wybarwienia: od różowego do czerwonego. Ten polimer nazywa się łączny Lub łączny.

Istnieją jednak opcje i polimer niekumulatywny. Na przykład o dziedziczeniu kształtu strąka w torebce pasterskiej decydują dwa niealleliczne geny - A 1 i A 2. Jeśli w genotypie występuje co najmniej jeden dominujący allel, tworzy się strąk w kształcie trójkąta; w przypadku braku alleli dominujących (a 1 a 1 a 2 a 2), strąk ma kształt owalny. W tym przypadku podział fenotypowy w drugim pokoleniu będzie wynosić 15:1.

R:a 1 za 1 za 2 za 2 x za 1 za 1 za 2 za 2

trójkąt owalny kształt

F 1:A 1 za 1 A 2 za 2

trójkąt formularz

F 2:9/16A 1 _A 2 _; 3/16A 1 _a 2 za 2 ; 3/16a 1 za 1 A 2 _; 1/16a 1 za 1 za 2 za 2

trójkąt trójkąt triangulowane.

formularz (9) formularz (3) formularz (3) formularz (1)

trójkąt owalny

kształt (15/16) kształt (1/16)

NOWOCZESNE REPREZENTACJE
O ORGANIZACJI I DZIAŁANIU
LUDZKI GENOM
Wykładowca
Kierownik kursu genetyki medycznej Państwowej Instytucji Oświatowej Wyższego Szkolnictwa Zawodowego SOGMA w Roszdravie
Profesor nadzwyczajny Zalina Kazbekovna Getoeva

PLAN WYKŁADU

1. Genom i genomika: definicje pojęć.
2. Organizacja ludzkiego genomu:
- DNA jako nośnik informacji genetycznej: budowa, właściwości,
zasady kodowania, replikacji, mutacji, naprawy i
zagęszczenie w komórce;
- gen: idee dotyczące organizacji i funkcjonowania;
- etapy wdrażania informacji genetycznej;
- różnorodność i klasyfikacja genów człowieka;
- zasady powstawania chromosomów, morfologia chromosomów, kariotyp;
- mechanizmy stałości liczby chromosomów i jednorodności transmisji
informacja genetyczna podczas podziału i rozmnażania komórek
organizmy.
3. Ogólna charakterystyka genomu człowieka.
- wielkość, skład i topografia elementów genomu;
- charakterystyka porównawcza genomów jądrowych i mitochondrialnych
- różnorodność sekwencji nukleotydowych.

Pytanie 1
Genom i genomika:
definicja pojęć.

W miarę gromadzenia się informacji naukowych na temat natury informacji genetycznej, zarówno sama definicja pojęcia „genom”, jak i

pomysłów na temat zasad jego organizacji i
funkcjonowania w różnych obiektach biologicznych.
GENOM
- jest to kompletny zestaw informacji genetycznej dowolnego biologicznego
systemy (takson, gatunek, organizm, komórka);
- jest to jakościowy zestaw genów zawarty w zestawie haploidalnym
chromosomy komórek określonego gatunku biologicznego;
- jest to cały zestaw sekwencji nukleotydowych komórki
określony gatunek biologiczny;
- jest to pełny skład DNA organizmu (jego komórki), obejmujący całość
zestaw genów i regionów międzygenowych zawierający kompletny zestaw
instrukcje dotyczące powstawania i funkcjonowania ciała na
wszystkich stadiach jego ontogenezy.

Pojęcia „GENOME” i „DNA” są tożsame, tj.
GENOM = DNA

Genomika
to system wiedzy naukowej z danej dziedziny
genetyka molekularna i medycyna molekularna,
studiowanie ogólnych wzorców organizacji i
funkcjonowanie genomów różnych organizmów biologicznych
systemy i indywidualne cechy genomów
poszczególne organizmy.
Podstawowe metody genomiki:
sekwencjonowanie, mapowanie i identyfikacja
geny i pozagenowe elementy genomu.

Genomika
obejmuje kilka niezależnych obszarów badań genomu:
-
Genomika strukturalna - bada sekwencję nukleotydów w
-
Badania dotyczące genomiki funkcjonalnej lub proteomiki
-
Genomika porównawcza bada podobieństwa i różnice w organizacji
-
Genomika ewolucyjna wyjaśnia szlaki ewolucyjne genomów,
-
Genomika medyczna rozwiązuje stosowane problemy kliniczne i
genom, określa granice i drobną strukturę genów, regionów międzygenowych i
inne elementy strukturalne genomu, tj. stanowi fizyczne i
mapy transkrypcyjne ciała;
fenotypowe przejawy każdego regionu genomu i każdego genu, ich
interakcja z innymi składnikami komórki (polipeptydami, białkami,
złożone białka i zespoły białek);
genomy różnych organizmów w celu zbadania ogólnych wzorców ich występowania
struktura i funkcjonowanie;
pochodzenie różnorodności genetycznej i biologicznej, wyjaśnia niuanse
powstawanie ras, etnogeneza, migracje populacji i ewolucja dziedziczna
patologie ludzkie;
medycyna prewencyjna oparta na wiedzy o genomach człowieka i patogeniczności
dla niego organizmy to kwestia diagnostyki genowej, terapii genowej itp.

GENOMIA CZŁOWIEKA
bada genom człowieka na wszystkich poziomach jego organizacji:
ze składników nukleotydów, nukleotydów, kodonów,
części genu, poszczególne geny, międzygenowe i regulacyjne
sekwencje do złożonych kompleksów genowych,
loci i ramiona chromosomów, chromosomy i całe
zestawy chromosomów, łącznie z elementami
DNA pozachromosomalne i zewnątrzjądrowe.

Pytanie nr 2
Organizacja genomu człowieka.
DNA jako nośnik informacji genetycznej: budowa,
właściwości, zasady kodowania, replikacja,
mutacja, naprawa, realizacja i zagęszczenie
Informacja genetyczna.

DNA jest nośnikiem informacji genetycznej
u większości organizmów żywych i ludzi,
może występować w kilku formach: A, B, C, D, E, Z.
Kształt Z: zygzak, z
na zmianę prawo- i leworęcznych
obszarach, występuje w warunkach
uczestniczy w wysokim stężeniu soli
regulacja ekspresji i rekombinacji genów
DNA.
Forma A jest wykrywana w większej liczbie
środowiska odwodnione
i przy niskiej zawartości
jony potasu i sodu

J. Watson – model F. Cricka, 1953:
B – kształt cząsteczki DNA przypomina prawoskrętną spiralę,
składający się z 2 skręconych wokół wyimaginowanej osi środkowej
łańcuchy polinukleotydowe połączone ze sobą zgodnie z zasadami:
komplementarność i antyrównoległość.

DNA zawiera 4 rodzaje deoksyrybonukleotydów:
Adenyl, tymidyna, cytozyna, guanina
Dezoksyrybonukleotyd:
- pozostałość kwasu fosforowego,
- Cukier 5-węglowy
(2-deoksyryboza),
- zasada azotowa
Zasady azotowe:
Puryny – Adenina, Guanina
Pirymidyny – Tymina, Cytozyna
Nukleozyd:
związek zasadowy azotu
z deoksyrybozą

Kolejność tworzenia łańcucha polinukleotydowego
Enzym – polimeraza DNA
Wiązanie – fosfo-diester
lub połączenie 5 – 3
Łańcuch polinukleotydowy jest polarny:
5 - koniec fosforanowy
3 – koniec hydroksylowy
Łańcuch polinukleotydowy - fosforan cukru
szkielet, na którym osadzone są zasady azotowe,
liczba, skład i kolejność ułożenia
który jest unikalny dla każdej cząsteczki

Kolejność tworzenia cząsteczki DNA
Mieszanina:
2 łańcuchy polinukleotydowe
Zasady:
Komplementarność – formacja
pary purynowo-pirymidynowe pomiędzy
ściśle określone nukleotydy
lub ich analogi - A-T, A-U, G-C.
Antyrównoległości –
kierunek przeciwny 3-5
wiązania w komplementarnych łańcuchach.
Łączność:
wodór - puryna-pirymidyna
pary A=T, G=C,
oddziaływania hydrofobowe
Spiralizacja:
spontaniczne, prawoskrętne
wskutek przemieszczenia jednej pary
nukleotydów w odniesieniu do poniższych
o 36 o

Parametry cząsteczki DNA

Właściwości cząsteczki DNA
jako substancje dziedziczności i zmienności
A. Przechowuje informację genetyczną za pomocą języka w formie
sekwencja nukleotydów - kod genetyczny.
B. Zdolny do samodzielnego powielania - replikacji.
V. Zdolny do zmian spontanicznie lub pod wpływem
czynniki środowiska wewnętrznego organizmu i środowiska.
d. Zdolny do naprawy – skorygowania niektórych zachodzących zmian
i przywrócenie integralności konstrukcji.
d. Możliwość zmiany stopnia jego zagęszczenia, czyli spiralizacji.
e. Służy jako matryca w procesach realizacji genetycznej
Informacja.
I. Zapewnia transfer informacji genetycznej w trakcie procesu
podział komórek i rozmnażanie organizmów.

A. Kodowanie informacji genetycznej
Informacja genetyczna to informacja o sekwencji aminokwasów
w cząsteczkach peptydów, polipeptydów i białek organizmu.
Kod genetyczny -
jest to system zapisu informacji genetycznej
na cząsteczce DNA w postaci sekwencji nukleotydów.
Istota kodu genetycznego została w pełni ujawniona przez grupę
biolodzy molekularni pod przewodnictwem profesora Georgiy'a
Gamow w laboratorium Nirenberga
(USA, Narodowy Instytut Zdrowia, 1965)

Właściwości kodu genetycznego.
Potrójny:
sekwencja ma minimalny charakter informacyjny
z 3 kolejnych nukleotydów:
Trójki DNA (lub kodony mRNA).
Kod zawiera 64 triplety (lub kodony mRNA).
Wyjątkowość lub specyfika:
triplet ma tylko jedno znaczenie biologiczne.
3 – niekodujący
pełnić funkcję punktów końcowych informacji,
zwane także trójkami zatrzymania lub trójkami zakończenia:
ATT (UAA), ATC (UAG), ACT (UGA)
61 – kodowanie
pełnią funkcję kodowania 20 aminokwasów.
1 triplet = 1 aminokwas
Unikalne trójki - pojedyncze kodowanie
aminokwasy i jednocześnie będące wyjściowymi trójkami,
te. wyzwalając syntezę białek.
TAC (AUG) – metionina i ACC (UGG) – tryptofan

Właściwości kodu genetycznego
Degeneracja:
większość aminokwasów jest kodowana przez 2 lub więcej trójek
Kodony DNA lub mRNA, zwane synonimami tripletów (kodonów), różniące się składem trzeciego, rzadziej -
pierwszy nukleotyd.
Fenyloalanina:
Glicyna:
Leucyna:
AAA (UUU)
CCA (GGU)
AAT (UUA)
AAG (UUC)
TsTG (GGC)
AAC (UUG)
CCT (GGA)
GAA (TSUU)
CCC (RRRR)
GAG (TsUT)
GAT (TsUA)
GAT (TsUG)
Wszechstronność:
Wszystkie żywe organizmy na Ziemi mają te same trojaczki DNA
kodują te same aminokwasy.
Istnieją wyjątki w kodzie mitochondrialnym.

Właściwości kodu genetycznego.
Ciągłość:
zaczynając od pierwszego nukleotydu w początkowej trójce
kolejne trójki odczytywane są bez zatrzymywania się aż do sedna
zakończenie.
Nie nakładające się:
triplety są odczytywane sekwencyjnie i każdy nukleotyd
może być częścią tylko jednej trójki.
Współliniowość:
sekwencja aminokwasów w białku lub polipeptydzie ściśle
odpowiada sekwencji tripletów nukleotydów
fragment DNA kodujący ten peptyd.

Tabela kodów genetycznych dla DNA i mRNA

Pierwszy
Baza DNA
(mRNA)
A (U)
G (C)
T(A)
C (G)
Druga zasada DNA (mRNA)
A (U)
G (C)
T(A)
C (G)
Trzeci
Baza DNA
(mRNA)
AAA (UUU) Suszarka do włosów
AGA (UCU) Ser
Strzelnica ATA (UAU).
ACA (UGU) Cis
A (U)
Suszarka do włosów AAG (UUC).
AGG (UCC) Ser
Strzelnica ATG (UAC).
ACG (UGC) Cis
G (C)
AAT (UUA) Lei
AGT (UCA) Ser
ATT (UAA) Zatrzymaj się
Zatrzymanie ACC (UGA).
T(A)
AAC (UUG) Lei
AGC (UCG) Ser
Zatrzymanie ATC (UAG).
ACC (UGG) Trp
C (G)
GAA (TSUU) Lei
GGA (TSCU) Pro
GTA (CAU) GIS
GCA (CSU) Arg
A (U)
GAG(TSUTS) Lei
RRRR (TCC) Pro
GTG (TsAC) GIS
GCH (CHG) Arg
G (C)
GAT (CUA) Lei
GGT (CCA) Pro
GTT (CAA) Gln
GCT (TsGA) Arg
T(A)
GAC (TsUG) Lei
GGC (CCG) Pro
GTZ (TsAG) Gln
GCC (CGG) Arg
C (G)
TAA (AUU) Ile
TGA (ATSU) Tre
TTA (AAU) Asn
TCA (AGU) Ser
A (U)
TAG (AUC) Ile
TGG (ACC) Tre
TSH (AAS) Asn
TCH (AGTs) Ser
G (C)
TAT (AUA) Ile
TGT (ACA) Tre
TTT (AAA) Liz
TCT (AGA) Arg
T(A)
TAC (sierpień) Met
TGC (ACG) Tre
TTC (AAG) Liz
TCC (AGG) Arg
C (G)
TsAA (GUU) Wartość
TsGA (GCU) Ala
CTA (GAU) Asp
CCA (GGU) Gli
A (U)
TsAG (GUT) Val
CGG (GCC) Ala
KTG (GAC) Asp
CCG (GGC) Gly
G (C)
TsAT (GUA) Wartość
CGT (GCA) Ala
CTT (GAA) Glu
CCT (GGA) Gly
T(A)
TsAC (GUG) Val
TsGTs (GTsG) Ala
CTC (GAG) Glu
TCC (RRRR) Gly
C (G)

B. Replikacja lub reduplikacja DNA: proces samoduplikacji cząsteczki DNA, który odbywa się w okresie syntezy

interfaza cyklu mitotycznego (komórkowego).
z udziałem specjalnych enzymów.
przez mechanizm semikonserwatywny
w oparciu o reakcje syntezy matrycy,
gdy każda nić cząsteczki macierzystego DNA
służy jako matryca do montażu nowego (córnego) łańcucha.
Z jednej cząsteczki DNA powstają dwie identyczne cząsteczki,
z których każdy zawiera
stare (matka) i nowe (córka) łańcuchy.
Ilość DNA w komórce podwaja się
a jakość informacji w nim zawartych nie ulega zmianie.

Etapy replikacji DNA

1.
2.
3.
4.
5.
Odwijanie superskrętów cząsteczki DNA (enzym
topoizomeraza).
Rozrywanie wiązań wodorowych pomiędzy komplementarnymi atomami azotu
zasad, separacji łańcuchów i tworzenia replikatów
widelce (enzym – helikaza);
Utrzymanie cząsteczki DNA w stanie jednoniciowym (białka destabilizujące DNA - SSB);
Składanie nowych łańcuchów na matrycach matczynych (enzymy - polimerazy lub prymazy RNA, polimerazy DNA I, II i III):
- w sposób ciągły na matrycy wiodącego łańcucha macierzystego z
kierunek wiązań fosfodiestrowych od końca 3 do 5
przy użyciu jednego startera RNA lub startera i enzymów
Polimerazy RNA i polimerazy DNA I.
- fragmentarycznie na matrycy opóźnionego łańcucha macierzystego z
kierunek wiązań fosfodiestrowych od 5 do 3 końca w formie
stosunkowo krótkie odcinki o długości 1000-2000 nukleotydów –
Fragmenty Okazaki, używając dla każdego fragmentu
własny starter RNA, polimerazy RNA, polimeraza DNA II
Degradacja i usuwanie starterów RNA oraz sieciowanie fragmentów
Okazaki między sobą (polimeraza DNA I, ligaza DNA).

Schemat replikacji DNA

1. Stosunkowo niska prędkość replikacji. 2. Każda cząsteczka DNA ma kilka miejsc replikacji - replikonów, tj.

Cechy replikacji DNA u ludzi:
1. Stosunkowo niska prędkość replikacji.
2. Każda cząsteczka DNA ma kilka miejsc replikacji
– replikony, tj. polireplikon.
3. Replikacja każdej cząsteczki DNA następuje do
dopóki sąsiednie repliki się nie połączą.
4. Różne cząsteczki DNA replikują się w różnym czasie
z różnymi prędkościami i w różnych sekwencjach.
5. Pod koniec okresu S całe DNA w komórce powinno się podwoić.

V. Zdolność DNA do zmiany lub mutacji

Zmienność jest integralną właściwością organizmów żywych.
Konwencjonalnie akceptowane są zmiany zachodzące na poziomie DNA
dzieli się na: polimorfizmy, wariacje, premutacje i mutacje.
Polimorfizmy to zmiany zachodzące na poziomie
niekodujące sekwencje DNA.
Odchylenia to zmiany, które zachodzą na poziomie
opcjonalne sekwencje DNA.
Premutacje to zmiany zachodzące na poziomie
kodujące sekwencje DNA, ale wpływające tylko na jedną z nich
więzy.
Mutacje (prawda) to zmiany w informacji genetycznej,
wpływając na obie nici DNA, prowadząc do pojawienia się nowych wariantów
geny (allele) i nowe warianty cech fenotypowych.

Zmiany w DNA zachodzą, gdy procesy replikacji zostają zakłócone,
rekombinacja i naprawa, tj. są błędy replikacji, błędy
rekombinacji i naprawy błędów.
Zmiany w DNA mogą zachodzić samoistnie (tj. na tle
dotyczące normalnego funkcjonowania organizmu w normalnych warunkach
warunkami środowiska zewnętrznego i wewnętrznego) lub indukowane (tj
działanie szkodliwych czynników mutagennych środowiska zewnętrznego lub wewnętrznego).
Czynniki mutagenne mogą mieć charakter fizyczny, chemiczny lub
charakter biologiczny.
Działanie mutagenów, ryzyko i częstotliwość mutacji nie zależą od siebie
jedynie od rodzaju mutagenu, jego działania mutagennego, dawki i czasu trwania
wpływ, ale także na efektywność uwarunkowaną genetycznie
systemy detoksykacji organizmu.
Zmiany zachodzące w DNA mogą być przemijające i
wyzdrowiej lub bądź odporny.
Podstawą genetyki są zmiany w informacji genetycznej
polimorfizm gatunku, niepowtarzalność genetyczna osobnika, dziedziczna
patologia, predyspozycje dziedziczne, karcynogeneza i
inne formy ludzkiej patologii.

d. Naprawa to zdolność DNA do przywrócenia swojej struktury.
Stany heterozygotyczności molekularnej podlegają naprawie,
lub premutacje, w których zmiany dotyczą tylko jednego z
łańcuchy cząsteczki DNA.
Istnieje kilka głównych mechanizmów naprawy DNA:
1. Fotoreaktywacja.
2. Naprawa ciemna lub wycinająca.
3. Naprawa poreplikacyjna (rekombinacyjna).
4. SOS – zadośćuczynienie.

Fotoreaktywacja - odbudowa pod wpływem światła widzialnego
w świetle zmian takich jak dimery tyminy (T=T) powstające w DNA komórek,
narażone na promieniowanie UV.; zapewniane przez zależne od światła
enzym fotoreaktywujący rozkładający tyminę
dimery.
Naprawa ciemna lub wycinająca – nie wymaga
w energii światła widzialnego odbywa się dzięki działaniu enzymów
(endonukleaza, egzonukleaza lub enzym restrykcyjny, polimeraza DNA,
ligaza), krok po kroku: odcięcie zmodyfikowanego odcinka łańcucha, synteza fragmentu
na matrycy normalnego łańcuszka, zszywając przywrócony fragment
reszta łańcucha.
Naprawa po replikacji lub rekombinacji -
przeprowadzane w syntetycznym okresie interfazy cyklu mitotycznego
komórek i polega na tym, że odcinki DNA zawierające dimery tyminy tego nie robią
replikują się, pozostawiając luki na nici komplementarnej cząsteczki DNA,
które są przywracane (tj. uzupełniane) podczas premitotyki
okres zgodnie z zasadami komplementarności do części zdrowego łańcucha.
Naprawa SOS to mechanizm naprawy dużych pęknięć w łańcuchu
DNA bez przestrzegania zasady komplementarności dla celów ochronnych
integralność cząsteczki.

Schematy mechanizmów naprawczych

d. Zdolność DNA do zmiany stopnia jego
zagęszczenie
W zależności od stopnia zagęszczenia, czyli spiralizacji,
w różnych fazach cyklu mitotycznego komórki nabywa się DNA
różne formy organizacji strukturalnej przekształcające się w siebie:
na etapie interfazy - chromatyna, a na etapie mitozy - chromosom.
Chromatyna jest kompleksem dezoksyrybonukleoproteinowym składającym się z
którego DNA jest stosunkowo zdespiralizowane, dostępne dla enzymów,
umożliwienie zapoznania się z informacjami w nim zawartymi.
Chromosomy są strukturami dezoksyrybonukleoproteinowymi zawierającymi
którego DNA jest maksymalnie spiralne i zwarte, co zapewnia
możliwość jego równomiernego rozmieszczenia pomiędzy komórkami potomnymi.
INTERFAZA
CHROMATYNA
MITOZA
CHROMOSOMY

Poziomy zagęszczenia DNA w chromatynie
Euchromatyna Heterochromatyna
Opcjonalny
Poziom 1
nukleosomalny
Poziom 2
elektrozawór lub
chromatyna
włókienko
Poziom 3
zapętlony
domeny
Składowy

Składniki nukleosomu

Tworzenie chromosomu mitotycznego

Struktura chromosomu mitotycznego (metafazowego).
Każda cząsteczka DNA tworzy swój własny chromosom.
Chromosom mitotyczny składa się z 2 chromatyd.
Każda chromatyda to 1 cząsteczka DNA.
Chromatydy chromosomu 1 - 2 tworzą identyczne cząsteczki DNA
wynik replikacji.
Liczba chromosomów w komórce jest równa liczbie znajdujących się w niej cząsteczek DNA.
Różne chromosomy różnią się kształtem, długością,
liczba, zestaw i kolejność genów.

Kariotyp to zbiór
chromosomy komórek określonego gatunku biologicznego
Kariotypy różnych gatunków biologicznych różnią się liczbą, kształtem i
rozmiary chromosomów.
Zestaw chromosomów gatunku Homo sapiens zawiera 23 pary chromosomów.
W ludzkich komórkach somatycznych zestaw chromosomów
sparowane (diploidalne - 2n), płciowe - pojedyncze (haploidalne - n).
Chromosomy jednej pary są identyczne pod względem wielkości, kształtu, liczby i kolejności
mówi się, że lokalizacje genów są raczej homologiczne niż identyczne,
ponieważ mają różne pochodzenie (1 - ojcowskie, 2 - matczyne) oraz
dlatego inny zestaw alleli genów.
Homozygotyczność
Heterozygotyczność
Kariotyp to cecha gatunkowa, utrzymująca się na stałym poziomie w szeregu
pokolenia komórek i organizmów dzięki mechanizmom mitozy, mejozy i
zapłodnienie (podczas rozmnażania płciowego).

Zestaw chromosomów człowieka
Klasyfikacje chromosomów:
Denver (USA) – 1960
Londyn (Wielka Brytania) – 1963
Chicago (USA) – 1966
Grupa A: 1–3 pary autosomów
najwięksi meta- i submetacentrycy
Grupa B: 4–5 par autosomów
duże submetacentryki
Grupa C: 6-12 par autosomów + chromosom X
przeciętni submetacentrycy
Grupa D: 13-15 par autosomów
duże akrocentryki
Grupa E: 16-18 par autosomów
mali submetacentrycy
Grupa F: 19-20 par autosomów
mali metacentrycy
Grupa G: 21-22 pary autosomów + chromosom Y:
mali akrocentrycy

I. Zdolność jednolitości
przekazywanie informacji genetycznej
w procesach podziału komórek i rozmnażania organizmów
Koniugacja
tworzenie chromosomów homologicznych w biwalentach
Chromosomy
są położone
osobno
Rozchodzą się
chromatydy
Wzdłuż wrzeciona
są położone
biwalenty
Całość się różni
chromosomy homologiczne
Tworzą się niedojrzałe
komórki płciowe o liczbie n
Chromosomy 2-chromatydowe
Następuje II podział -
mitoza

e. Zdolność DNA do pełnienia roli matrycy w procesach
implementacja informacji genetycznej.
Implementacja informacji genetycznej jest sprawą złożoną i niejednoznaczną
proces, w którym biorą udział:
fragmenty cząsteczki DNA - geny (geny białka, geny rRNA, geny tRNA),
źródła energii (ATP, GTP),
prekursory rybonukleotydów (ATP, GTP, CTP, UTP),
rybosomy, różne tRNA,
liczne enzymy, specyficzne czynniki kontrolno-regulacyjne,
aminokwasy, witaminy, jony metali itp.
Fragment helisy DNA
Rybosom
Aminoacylo-tRNA
złożony

GEN:
pomysły na organizację i funkcjonowanie

Jednostką informacji genetycznej jest
gen.
Gen to znaczy odcinek cząsteczki DNA
pewna sekwencja określonej liczby nukleotydów,
który zawiera informację o możliwości formowania
pewien znak i pewna funkcja w ciele lub
zapewnia możliwość implementacji informacji z innego genu.
Gen jest specyficznym (nieciągłym lub ciągłym)
sekwencja nukleotydów DNA kodująca informację o
specyficzny produkt (polipeptyd, rRNA, tRNA) powiązany z
sekwencje regulatorowe, oddziałując z białkami regulatorowymi i zapewniając możliwość kształtowania cechy
ciało.

Organizacja genów u eukariontów
(5 – 3 kodogenna nić DNA)
- Większość ludzkich genów ma strukturę intron-ekson.
- Każdy gen ma określoną liczbę intronów i eksonów.
- Liczba i wielkość intronów i eksonów różnią się w zależności od genu.
- Całkowite rozmiary intronów znacznie przekraczają rozmiary eksonów.
- Każdy gen zaczyna się i kończy egzonami.
- Na granicy eksonów i intronów istnieje konsensus, tj.
sekwencja konserwatywna ewolucyjnie
rozpoznawane przez enzymy splicingowe, które dokonują wycinania
introny z pierwotnego transkryptu RNA.

Etapy wdrażania informacji genetycznej,
lub ekspresja genów

Proces uzyskiwania informacji genetycznej lub ekspresji genów
realizowany w kilku etapach,
niektóre z nich występują w jądrze, a inne w cytoplazmie:
W rdzeniu:
Transkrypcja
Inicjacja
Wydłużenie
Zakończenie
Potranskrypcyjne
przetwarzanie
Łączenie
Transport mRNA z jądra do cytoplazmy
W cytoplazmie:
Audycja
Inicjacja
Wydłużenie
Zakończenie
Po tłumaczeniu
transformacja

Struktura ludzkiego genu β-globiny i jego ekspresja

Ludzka cząsteczka β-globiny
Struktura pierwotna to sekwencja 146 aminokwasów.

Różnorodność i klasyfikacja
ludzkie geny

Według programu HUMAN GENOME
w genomie człowieka jest ich nieco więcej
30 000 genów.

Klasyfikacja
1. Według struktury:
Zawierające introny
2. Według rozmiaru:
Mały średni
100 – 5000
5000 – 50 000
Nie zawierający intronów
Duży
Gigantyczny
50 000-150 000
200 000 – 1 000 000
pary zasad
3. Według lokalizacji w chromosomie:
Syngiel
oddzielone przekładkami
ludzkie geny
Nadolbrzym
ponad 1 000 000
Zgrupowane
klastry
(grupa sekwencyjnie zlokalizowanych genów,
zajmując określony region DNA lub chromosomu,
skupisko genów α-globiny i β-globiny)
supergeny
(skupisko dużej liczby genów kodujących
białka funkcjonalne lub pokrewne,
zlokalizowane w segmentach niektórych chromosomów,
supergen kompleksu HLA)
rodziny genów
(grupa ewolucyjnie spokrewnionych genów,
kodowanie produktów o podobnych funkcjach może
zlokalizowane w różnych częściach genomu,
rodzina genów globiny - α, β, γ, δ, ε, ζ -globiny)

Lokalizacja klastrów genów ludzkiej globiny

4. Według liczby kopii i znaczenia produktu genu:
Geny sprzątania
„gospodarz domu”
Geny „luksusu”.
„gen luksusowy”
dziesiątki i setki egzemplarzy
kopiuj jednostki
kodować ogólnie komórkowe
struktury i funkcje
kodują specyficzne dla tkanki
struktury i funkcje
działają w większości komórek
i stale
działają w określonych komórkach
na pewnych etapach ontogenezy
5. Według statusu aktywności:
Aktywny
(transkrypcja,
wyrażone)
Nieaktywny
(nietranskrypcja,
niewyrażający)
Pseudogenes

6. Według funkcji:
Strukturalny
geny tRNA
geny rRNA
Geny białkowe
Regulacyjne
Z nieznaną funkcją
Regulatory aktywności innych genów
(promotory, wzmacniacze, tłumiki, mutatory)
Regulatory ontogenezy
Regulatory reprodukcji komórek (protoonkogeny)
- enzymy (ponad 30%)
- modulatory funkcji białek
(aktywatory, stabilizatory, konformatory itp.)
- histony i czynniki transkrypcyjne
- białka macierzy wewnątrz- i zewnątrzkomórkowej
- transportery i kanały transbłonowe
- sygnały komórkowe, oligopeptydy, hormony
- transportery zewnątrzkomórkowe
- immunoglobuliny

Pytanie 3
Ogólna charakterystyka genomu
osoba:
wymiary, skład i topografia elementów.

Genom –
jest to cały zestaw sekwencji nukleotydowych DNA
komórki lub organizm.
Rozmiary genomu szacuje się na podstawie masy i długości.
Całkowita masa DNA

6 pikogramów (szt.), tj. 6*10 gramów.
Długość genomu mierzy się:
w jednostkach metrycznych - angstremach, milimetrach, centymetrach, metrach;
według liczby punktów przejścia - w morganidach lub centimorganidach;
według liczby par zasad lub nukleotydów - w zasadach, kilozasadach, megazasadach.
1 cm=1Mb=1 milion bp
Długość całkowicie rozwiniętego całkowitego DNA
z jednej ludzkiej diploidalnej komórki somatycznej
110 cm, 6,4 * 10 p.o. lub 6400 MB lub 6400 sM

Porównawcze rozmiary genomów różnych organizmów
Królestwo
żywy
Pogląd
ciało
Przeciętny
długość
1 cząsteczka
Numer
geny
chromosom
M
Wymiary
genom haploidalny
para
powodów
strony
tekst
Wirusy
Fag
λ
17,2 µm
60
1
4,9 * 104
30 stron
Prokarioty
Jelitowy
różdżka
1400 µm
3-4 000
1
3,2 * 106
300 stron
Eukarionty
Drosophila
12 000 µm
(mały)
5-6 000
8
1*108
10 tomów
1000
strony
Hepatocyt
osoba
30 000 µm
(przeciętny)
30 000
46
3,2 * 109
200 tomów
1000
strony

Skład genomu obejmuje
elementy chromosomalne i pozachromosomalne.
Elementy pozachromosomalne są zróżnicowane
długości, ale zawsze krótsze, o kształcie liniowym lub okrągłym
fragmenty własnego DNA komórki w postaci amplifikowanych onkogenów
oraz geny odporności na trucizny, leki i
antymetabolity, czyli DNA endosymbiontu w postaci plazmidów, episomów i
chromosomy wirusowe, które mogą być zlokalizowane w jądrze lub cytoplazmie.
Elementy chromosomalne to sekwencje DNA
zorganizowane w oddzielne, stałe i obowiązkowe struktury komórkowe -
chromosomy.
Genom człowieka składa się z 25 chromosomów, z czego:
22 - Autosomy, 1 - chromosom X, 1 - chromosom Y, 1 - chromosom M.

Wyróżniają się one z punktu widzenia stałości obecności w genomie
elementy obowiązkowe, fakultatywne i mobilne.
Obowiązkowe elementy genomu to objętość nukleotydu
sekwencje, których skład, liczba i lokalizacja
obowiązkowe i stałe dla wszystkich przedstawicieli określonego gatunku
organizmy żywe i które są niezbędne i wystarczające do powstania
fenotyp charakterystyczny dla tego gatunku.
Opcjonalne elementy genomu to:
sekwencja nukleotydów, liczba, pozycja i sam fakt
których obecność nie jest dla jednostek ściśle obowiązkowa i trwała
danego gatunku biologicznego (te same ampliki, plazmidy, episomy, wirusy
chromosomy).
Transpozycyjnymi elementami genomu są sekwencje DNA
topografia i liczba, które mogą się różnić w różnych
przedstawiciele tego samego gatunku, a także w różnych tkankach i różnych komórkach
jeden organizm. Nazywa się je transpozonami i może się poruszać
z jednej części genomu do drugiej

Ze względu na lokalizację w komórce genom eukariotyczny dzieli się na
jądrowy (nDNA) i mitochondrialny (mtDNA).
Genom mitochondrialny – 95% całkowitego DNA komórki, całość
kopie chromosomu M (około 10 000).
Genom jądrowy - 5% całkowitego DNA komórki, całość jądrowa
chromosomy.
Skład genomu jądrowego komórek ludzkich
Somatyczny
komórki
Komórki płciowe
Kobieta
organizm
22 pary autosomów + XX - gonosomy 22 autosomy + X gonosom
Mężczyzna
organizm
22 pary autosomów + XY - gonosomy 22 autosomy + X gonosom
22 autosomy + U gonosom
Z całkowitej liczby chromosomów X w komórce tylko ten jest aktywny.
Cała reszta tworzy ciało chromatyny płci X.

Charakterystyka porównawcza
genomy jądrowe i mitochondrialne

Jądrowy
genom
Mitochondrialne
genom
Chromosomy liniowe.
Skład: DNA (40%), białka histonowe (40%), białka niehistonowe
(15%), RNA, polisacharydy, lipidy, jony metali (ogółem
około 5%).
Długość DNA 6,4 * 10 par nukleotydów
Zawierają około 30-31 tysięcy genów kodujących całe spektrum
białka jądrowe i cytoplazmatyczne komórki, główna część
białka mitochondrialne (66 podjednostek białek łańcucha oddechowego) i
różne typy RNA...
Chromosomy mają kształt pierścienia.
Skład: „nagi”, tj. pozbawiony białek histonowych, DNA, mały
ilość białek niehistonowych, RNA, polisacharydów, lipidów i
itp.
Długość DNA wynosi 16 569 par nukleotydów.
Geny chromosomu M kodują 2 rybosomalne RNA (12S i 16S),
Zawiera 22 transferowe RNA i 13 polipeptydów
kompleksy fosforylacji oksydacyjnej.
Proporcja ojcowskiego i matczynego nDNA w zygocie jest taka sama i
jest równoważne. Oboje rodzice transmitują w równym stopniu
informację genetyczną potomstwu.
Proporcja mtDNA ojcowskiego w zygocie waha się od 0 do 4
mitochondria i matczyne - 2500.
Replikacja mitochondriów ojcowskich w zygocie jest zablokowana.
Informacja o mtDNA jest dziedziczona po matce.
Oprócz mutacji istnieje również kombinacja
zmienność (ze względu na różne kombinacje ojcowskie
i chromosomy matki podczas procesu mejozy i zapłodnienia).
Nie ma zmienności kombinacyjnej w mtDNA.
Sekwencja nukleotydów mtDNA ulega zmianie
pokoleń wyłącznie w wyniku mutacji.
Geny NuDNA mają strukturę nieciągłą (intron-ekson).
Tom
niekodujące
insercje wewnątrzgenowe i międzygenowe
ogromne (około 98% genomu).
Geny mtDNA są ciągłe, tj. nie zawierają intronów.
Objętość niekodujących sekwencji nukleotydowych jest bardzo duża
drobny.
nDNA jest zdolne do naprawy.
Częstotliwość mutacji jest niższa niż w mtDNA.
mtDNA nie jest zdolne do naprawy.
Szybkość mutacji jest 10 razy większa niż w DNA jądrowym.
Transkrypcja w nDNA
łańcuch.
W
mtDNA
więzy.
lub tylko jeden jest nadawany
oba są transkrybowane lub nadawane
Kodon:
UGA jest kodonem stop.
AUA – koduje izoleucynę.
Kody AGA i AGG dla argininy
Kodony:
UGA koduje tryptofan
AUA – koduje metioninę
AGA i AGG są kodonami stop
Pojawiają się patologiczne mutacje genów nDNA
choroby monogenowe o różnym typie dziedziczenia.
Do czego prowadzą patologiczne mutacje genów mtDNA
choroby mitochondrialne dziedziczone szeregowo
pokolenia ze strony matki.

Kolektor
sekwencje nukleotydowe

Według liczby kopii na genom:
Unikalny
Powtarzalne
70-75%
25-30%
niski5%
1-10
10 –
Niektóre
100
średnia15%
100 - kilka 1000
SINE się powtarza
Alu powtarza
LINIA – powtarza
wysoki10%
dziesiątki i setki
1000 egzemplarzy
satelita a (alfoidowe DNA)
minisatelita
mikrosatelita

Sekwencje nukleotydowe
Według funkcji:
Kodowanie
2%
unikalne i mało powtarzalne
sekwencje
eksony genów strukturalnych
Niekodujący
98%
umiarkowane do bardzo powtarzalne
sekwencje
introny genów strukturalnych
przekładki
geny regulatorowe
sekwencje perycentromerowe
i telomerowe regiony chromosomów

Genetyka, jej zadania. Dziedziczność i zmienność są właściwościami organizmów. Metody genetyczne. Podstawowe pojęcia i symbolika genetyczna. Chromosomalna teoria dziedziczności. Współczesne poglądy na temat genu i genomu

Genetyka, jej zadania

Postęp nauk przyrodniczych i biologii komórki w XVIII-XIX wieku umożliwił wielu naukowcom przyjęcie założeń na temat istnienia pewnych czynników dziedzicznych, które determinują na przykład rozwój chorób dziedzicznych, jednak założenia te nie zostały poparte odpowiednimi dowodami. Nawet teoria pangenezy wewnątrzkomórkowej sformułowana przez H. de Vriesa w 1889 r., która zakładała istnienie w jądrze komórkowym pewnych „pangenów”, które determinują dziedziczne skłonności organizmu, i uwalnianie do protoplazmy tylko tych z nich, które określenia rodzaju komórki nie mogła zmienić tej sytuacji, podobnie jak teoria „plazmy zarodkowej” A. Weissmana, według której cechy nabyte w procesie ontogenezy nie są dziedziczone.

Dopiero prace czeskiego badacza G. Mendla (1822-1884) stały się kamieniem węgielnym współczesnej genetyki. Jednak mimo że jego prace były cytowane w publikacjach naukowych, współcześni nie zwracali na nie uwagi. I dopiero ponowne odkrycie wzorców niezależnego dziedziczenia przez trzech naukowców jednocześnie - E. Chermaka, K. Corrensa i H. de Vriesa - zmusiło społeczność naukową do zwrócenia się ku początkom genetyki.

Genetyka to nauka zajmująca się badaniem wzorców dziedziczności i zmienności oraz metod ich kontrolowania.

Zadania genetyki na obecnym etapie są badania cech jakościowych i ilościowych materiału dziedzicznego, analiza struktury i funkcjonowania genotypu, rozszyfrowanie drobnej struktury genu oraz metody regulacji aktywności genu, poszukiwanie genów powodujących rozwój dziedzicznego człowieka chorób i metod ich „korygowania”, tworzenia nowej generacji leków w rodzaju szczepionek DNA, konstrukcji przy wykorzystaniu inżynierii genetycznej i komórkowej organizmów o nowych właściwościach, które mogłyby wytwarzać niezbędne dla człowieka leki i produkty spożywcze, a także całkowitego rozszyfrowania ludzkiego genomu.

Dziedziczność i zmienność - właściwości organizmów

Dziedziczność to zdolność organizmów do przekazywania swoich cech i właściwości przez szereg pokoleń.

Zmienność- właściwość organizmów do nabywania nowych cech w trakcie życia.

Oznaki- są to wszelkie cechy morfologiczne, fizjologiczne, biochemiczne i inne organizmów, którymi niektóre z nich różnią się od innych, na przykład kolor oczu. Nieruchomości zwane także dowolnymi cechami funkcjonalnymi organizmów, które opierają się na określonej cesze strukturalnej lub grupie cech elementarnych.

Charakterystyki organizmów można podzielić na jakość I ilościowy. Znaki jakościowe mają dwa lub trzy kontrastujące przejawy, które nazywane są znaki alternatywne, na przykład kolory oczu niebieski i brązowy, natomiast ilościowe (mleczność krów, wydajność pszenicy) nie mają wyraźnie określonych różnic.

Materialnym nośnikiem dziedziczności jest DNA. U eukariontów istnieją dwa rodzaje dziedziczności: genotypowy I cytoplazmatyczny. Nośniki dziedziczności genotypowej zlokalizowane są w jądrze i zostaną omówione dalej, natomiast nośnikami dziedziczności cytoplazmatycznej są koliste cząsteczki DNA zlokalizowane w mitochondriach i plastydach. Dziedziczność cytoplazmatyczna przenoszona jest głównie przez jajo, dlatego jest również nazywana macierzyński.

Niewielka liczba genów zlokalizowana jest w mitochondriach komórek ludzkich, jednak ich zmiany mogą mieć istotny wpływ na rozwój organizmu, prowadząc np. do rozwoju ślepoty czy stopniowego spadku sprawności ruchowej. Plastydy odgrywają równie ważną rolę w życiu roślin. Zatem w niektórych obszarach liścia mogą występować komórki wolne od chlorofilu, co z jednej strony prowadzi do zmniejszenia produktywności roślin, a z drugiej strony takie różnorodne organizmy są cenione w dekoracyjnym kształtowaniu krajobrazu. Takie okazy rozmnażają się głównie bezpłciowo, ponieważ rozmnażanie płciowe często daje zwykłe zielone rośliny.

Metody genetyczne

1. Metoda hybrydologiczna, czyli metoda krzyżówek, polega na selekcji osobników rodzicielskich i analizie potomstwa. W tym przypadku genotyp organizmu ocenia się na podstawie fenotypowych przejawów genów u potomków uzyskanych w wyniku określonego schematu krzyżowania. Jest to najstarsza informacyjna metoda genetyki, którą najpełniej po raz pierwszy zastosował G. Mendel w połączeniu z metodą statystyczną. Metoda ta nie ma zastosowania w genetyce człowieka ze względów etycznych.

2. Metoda cytogenetyczna opiera się na badaniu kariotypu: liczby, kształtu i wielkości chromosomów organizmu. Badanie tych cech pozwala zidentyfikować różne patologie rozwojowe.

3. Metoda biochemiczna pozwala określić zawartość różnych substancji w organizmie, zwłaszcza ich nadmiar lub niedobór, a także aktywność szeregu enzymów.

4. Metody genetyki molekularnej mają na celu identyfikację zmian w strukturze i rozszyfrowanie pierwotnej sekwencji nukleotydowej badanych odcinków DNA. Umożliwiają identyfikację genów chorób dziedzicznych już w zarodkach, ustalenie ojcostwa itp.

5. Metoda statystyki populacyjnej pozwala określić skład genetyczny populacji, częstość występowania określonych genów i genotypów, obciążenie genetyczne, a także nakreślić perspektywy rozwoju populacji.

6. Metoda hybrydyzacji komórek somatycznych w hodowli umożliwia określenie lokalizacji niektórych genów w chromosomach podczas fuzji komórek różnych organizmów, na przykład myszy i chomika, myszy i człowieka itp.

Podstawowe pojęcia i symbolika genetyczna

Gen to odcinek cząsteczki DNA lub chromosomu, który niesie informację o określonej cesze lub właściwości organizmu.

Niektóre geny mogą wpływać na manifestację kilku cech jednocześnie. Zjawisko to nazywa się plejotropia. Na przykład gen powodujący rozwój dziedzicznej choroby arachnodaktylii (palce pająka) powoduje również skrzywienie soczewki i patologie wielu narządów wewnętrznych.

Każdy gen zajmuje ściśle określone miejsce w chromosomie - umiejscowienie. Ponieważ w komórkach somatycznych większości organizmów eukariotycznych chromosomy są sparowane (homologiczne), każdy z sparowanych chromosomów zawiera jedną kopię genu odpowiedzialnego za określoną cechę. Takie geny nazywane są alleliczny.

Geny alleliczne najczęściej występują w dwóch wariantach – dominującym i recesywnym. Dominujący zwany allelem, który objawia się niezależnie od tego, który gen znajduje się na drugim chromosomie i hamuje rozwój cechy kodowanej przez gen recesywny. Allele dominujące są zwykle oznaczane wielkimi literami alfabetu łacińskiego (A, B, C itd.), a allele recesywne są oznaczane małymi literami (a, b, c itp.). Recesywny allele mogą ulegać ekspresji tylko wtedy, gdy zajmują loci na obu sparowanych chromosomach.

Organizm, który ma te same allele na obu chromosomach homologicznych, nazywa się homozygotyczny dla tego genu, lub homozygotyczny(AA, aa, AABB, aabb itp.), a organizm posiadający różne warianty genów na obu chromosomach homologicznych – dominującym i recesywnym – nazywa się heterozygotyczny dla tego genu, lub heterozygotyczny(Aa, AaBb itp.).

Szereg genów może mieć trzy lub więcej wariantów strukturalnych, np. grupy krwi według układu AB0 kodowane są przez trzy allele – IA, IB, tj. Zjawisko to nazywa się allelizm wielokrotny. Jednak nawet w tym przypadku każdy chromosom z pary zawiera tylko jeden allel, to znaczy wszystkie trzy warianty genów nie mogą być reprezentowane w jednym organizmie.

Genom- zestaw genów charakterystyczny dla haploidalnego zestawu chromosomów.

Genotyp- zestaw genów charakterystyczny dla diploidalnego zestawu chromosomów.

Fenotyp- zespół cech i właściwości organizmu, będący wynikiem oddziaływania genotypu i środowiska.

Ponieważ organizmy różnią się od siebie wieloma cechami, wzorce ich dziedziczenia można ustalić jedynie poprzez analizę dwóch lub więcej cech potomstwa. Krzyżowanie, podczas którego uwzględnia się dziedziczenie i przeprowadza się dokładne ilościowe liczenie potomstwa według jednej pary alternatywnych cech, nazywa się krzyżowaniem monohybrydowy m, w dwóch parach - dihybrydowy, zgodnie z większą liczbą znaków - polihybrydowy.

Na podstawie fenotypu osobnika nie zawsze można określić jego genotyp, ponieważ zarówno organizm homozygotyczny pod względem genu dominującego (AA), jak i heterozygotyczny (Aa) będzie miał przejaw dominującego allelu w fenotypie. Dlatego, aby sprawdzić genotyp organizmu za pomocą zapłodnienia krzyżowego, używają krzyż testowy- krzyżowanie, podczas którego krzyżuje się organizm z cechą dominującą z homozygotą pod względem genu recesywnego. W tym przypadku organizm homozygotyczny pod względem genu dominującego nie spowoduje rozszczepienia u potomstwa, podczas gdy u potomstwa osobników heterozygotycznych występuje taka sama liczba osobników o cechach dominujących i recesywnych.

Do rejestrowania schematów przejazdów najczęściej stosuje się następujące konwencje:

R (od łac. rodzic- rodzice) - organizmy rodzicielskie;

$♀$ (alchemiczny znak Wenus - lustro z rączką) - okaz matki;

$♂$ (alchemiczny znak Marsa - tarcza i włócznia) - jednostka ze strony ojca;

$×$ — znak przejścia;

F 1, F 2, F 3 itd. - hybrydy pierwszego, drugiego, trzeciego i kolejnych pokoleń;

Fa - potomstwo z krzyżówki analizującej.

Chromosomalna teoria dziedziczności

Twórca genetyki G. Mendel, podobnie jak jego najbliżsi naśladowcy, nie mieli zielonego pojęcia o materialnym podłożu dziedzicznych skłonności, czyli genach. Jednak już w latach 1902-1903 niemiecki biolog T. Boveri i amerykański student W. Satton niezależnie zasugerowali, że zachowanie chromosomów podczas dojrzewania i zapłodnienia komórek pozwala wyjaśnić podział czynników dziedzicznych według Mendla, tj. w ich zdaniem geny muszą być zlokalizowane na chromosomach. Założenia te stały się kamieniem węgielnym chromosomalnej teorii dziedziczności.

W 1906 roku angielscy genetycy W. Bateson i R. Punnett odkryli naruszenie segregacji mendlowskiej podczas krzyżowania groszku słodkiego, a ich rodak L. Doncaster w eksperymentach z motylem ćmy agrestowej odkrył dziedziczenie sprzężone z płcią. Wyniki tych eksperymentów wyraźnie zaprzeczały wynikom Mendla, ale jeśli weźmiemy pod uwagę, że już wtedy było wiadomo, że liczba znanych cech obiektów eksperymentalnych znacznie przekracza liczbę chromosomów, co sugerowało, że każdy chromosom niesie więcej niż jeden gen, a geny jednego chromosomu są dziedziczone razem.

W 1910 roku rozpoczęto eksperymenty grupy T. Morgana na nowym obiekcie doświadczalnym – muszce owocowej Drosophila. Wyniki tych eksperymentów umożliwiły już w połowie lat dwudziestych XX wieku sformułowanie podstawowych zasad chromosomalnej teorii dziedziczności, określenie kolejności genów w chromosomach i odległości między nimi, czyli sporządzenie pierwszego mapy chromosomów.

Podstawowe postanowienia chromosomalnej teorii dziedziczności:

1. Geny zlokalizowane są na chromosomach. Geny na tym samym chromosomie są dziedziczone razem lub połączone i nazywane są grupa sprzęgła. Liczba grup łączących jest liczbowo równa haploidalnemu zestawowi chromosomów.
2. Każdy gen zajmuje ściśle określone miejsce na chromosomie – locus.
3. Geny na chromosomach są ułożone liniowo.
4. Zakłócenie połączenia genów następuje jedynie w wyniku krzyżowania.
5. Odległość między genami na chromosomie jest proporcjonalna do procentu krzyżowania się między nimi.
6. Niezależne dziedziczenie jest typowe tylko dla genów znajdujących się na chromosomach niehomologicznych.

Współczesne poglądy na temat genu i genomu

Na początku lat 40. XX w. J. Beadle i E. Tatum analizując wyniki badań genetycznych prowadzonych na grzybie neurospora doszli do wniosku, że każdy gen steruje syntezą enzymu i sformułowali zasadę „jednego gen – jeden enzym”.

Jednak już w 1961 roku F. Jacobowi, J. L. Monodowi i A. Lvovowi udało się rozszyfrować strukturę genu E. coli i zbadać regulację jego aktywności. Za to odkrycie otrzymali w 1965 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.

W toku badań, oprócz genów strukturalnych kontrolujących rozwój określonych cech, udało się zidentyfikować geny regulatorowe, których główną funkcją jest manifestacja cech kodowanych przez inne geny.

Struktura genu prokariotycznego. Gen strukturalny prokariotów ma złożoną strukturę, ponieważ zawiera regiony regulatorowe i sekwencje kodujące. Regiony regulacyjne obejmują promotor, operator i terminator. Promotor zwany regionem genu, do którego przyłączony jest enzym polimeraza RNA, który zapewnia syntezę mRNA podczas transkrypcji. Z operator, znajdujący się pomiędzy promotorem a sekwencją strukturalną, może się wiązać białko represorowe, co nie pozwala polimerazie RNA na rozpoczęcie odczytywania dziedzicznej informacji z sekwencji kodującej, a dopiero jej usunięcie umożliwia rozpoczęcie transkrypcji. Struktura represora jest zwykle kodowana w genie regulatorowym zlokalizowanym w innej części chromosomu. Odczytywanie informacji kończy się na odcinku genu zwanym terminatora.

Sekwencja kodowania Gen strukturalny zawiera informację o sekwencji aminokwasów odpowiedniego białka. Sekwencja kodująca u prokariotów nazywa się cistronom, a całość regionów kodujących i regulatorowych genu prokariotycznego wynosi operon. Ogólnie rzecz biorąc, prokarioty, do których zalicza się E. coli, mają stosunkowo niewielką liczbę genów zlokalizowanych na pojedynczym okrągłym chromosomie.

Cytoplazma prokariotów może również zawierać dodatkowe małe, okrągłe lub otwarte cząsteczki DNA zwane plazmidami. Plazmidy są w stanie integrować się z chromosomami i być przenoszone z jednej komórki do drugiej. Mogą zawierać informacje o cechach płciowych, patogeniczności i oporności na antybiotyki.

Struktura genu eukariotycznego. W przeciwieństwie do prokariotów, geny eukariotyczne nie mają struktury operonowej, ponieważ nie zawierają operatora, a każdemu genowi strukturalnemu towarzyszy jedynie promotor i terminator. Ponadto w genach eukariotycznych istotne regiony ( eksony) na przemian z nieistotnymi ( introny), które są całkowicie transkrybowane na mRNA, a następnie wycinane podczas dojrzewania. Biologiczna rola intronów polega na zmniejszaniu prawdopodobieństwa mutacji w znaczących regionach. Regulacja genów u eukariontów jest znacznie bardziej złożona niż opisana w przypadku prokariotów.

Ludzki genom. W każdej ludzkiej komórce 46 chromosomów zawiera około 2 m DNA, ciasno upakowanego w podwójną helisę, która składa się z około 3,2 $×$ 10 9 par nukleotydów, co zapewnia około 10 1900000000 możliwych unikalnych kombinacji. Do końca lat 80. XX wieku znana była lokalizacja około 1500 ludzkich genów, ale ich łączną liczbę oszacowano na około 100 tysięcy, gdyż na samych ludzi cierpi około 10 tysięcy chorób dziedzicznych, nie mówiąc już o liczbie różnych białek zawarte w komórkach.

W 1988 roku rozpoczęto międzynarodowy projekt Human Genome, który na początku XXI wieku zakończył się całkowitym odkodowaniem sekwencji nukleotydowej. Pozwolił zrozumieć, że dwie różne osoby mają w 99,9% podobne sekwencje nukleotydów, a tylko pozostałe 0,1% decyduje o naszej indywidualności. W sumie odkryto około 30–40 tysięcy genów strukturalnych, ale wówczas ich liczba została zmniejszona do 25–30 tysięcy. Wśród tych genów znajdują się nie tylko geny unikalne, ale także powtarzające się setki i tysiące razy. Geny te kodują jednak znacznie większą liczbę białek, na przykład dziesiątki tysięcy białek ochronnych – immunoglobulin.

97% naszego genomu to genetyczne „śmieci”, które istnieją tylko dlatego, że mogą się dobrze rozmnażać (RNA transkrybowane w tych regionach nigdy nie opuszcza jądra). Przykładowo wśród naszych genów znajdują się nie tylko geny „ludzkie”, ale także 60% genów podobnych do genów muszki Drosophila i aż 99% naszych genów jest podobnych do szympansów.

Równolegle z rozszyfrowaniem genomu odbyło się również mapowanie chromosomów, w wyniku którego udało się nie tylko odkryć, ale także określić lokalizację niektórych genów odpowiedzialnych za rozwój chorób dziedzicznych, a także cel leku geny.

Odszyfrowanie ludzkiego genomu nie przyniosło jeszcze bezpośredniego efektu, ponieważ otrzymaliśmy swego rodzaju instrukcję składania tak złożonego organizmu, jak człowiek, ale nie nauczyliśmy się go wytwarzać ani przynajmniej poprawiać w nim błędów. Niemniej jednak era medycyny molekularnej już się zbliża, na całym świecie opracowywane są tzw. preparaty genowe, które mogą blokować, usuwać, a nawet zastępować patologiczne geny u żywego człowieka, a nie tylko w zapłodnionym jaju.

Nie powinniśmy zapominać, że w komórkach eukariotycznych DNA znajduje się nie tylko w jądrze, ale także w mitochondriach i plastydach. W przeciwieństwie do genomu jądrowego, organizacja genów w mitochondriach i plastydach ma wiele wspólnego z organizacją genomu prokariotycznego. Pomimo tego, że organelle te niosą mniej niż 1% dziedzicznej informacji komórki i nie kodują nawet pełnego zestawu białek niezbędnych do ich własnego funkcjonowania, są w stanie znacząco wpływać na niektóre cechy organizmu. Zatem różnorodność roślin chlorofilu, bluszczu i innych jest dziedziczona przez niewielką liczbę potomków, nawet podczas krzyżowania dwóch barwnych roślin. Wynika to z faktu, że plastydy i mitochondria są przenoszone głównie z cytoplazmą jaja, dlatego takie dziedziczność nazywa się matczyną lub cytoplazmatyczną, w przeciwieństwie do genotypowej, która jest zlokalizowana w jądrze.

NOWOCZESNE METODY BADAŃ DNA.

Dogmat genetyczny: informacja jest zapisywana w DNA i przekazywana cząsteczkom potomnego DNA

z pokolenia na pokolenie poprzez proces replikacji.
Białko DNA® RNA®

REPLIKACJA- proces samoduplikacji DNA. Proces ten został w pełni poznany dopiero po tym, jak WATSON i CRICK zaproponowali strukturę DNA w postaci podwójnej helisy, której łańcuchy polinukleotydowe są połączone komplementarnymi zasadami azotowymi (A:::T, G:::C). Jeśli zasady azotowe są względem siebie komplementarne, wówczas łańcuchy polinukleotydowe również są komplementarne. Mechanizm replikacji opiera się na zasadzie komplementarności. Mechanizm replikacji obejmuje biosyntezę matrycy. Replikacja DNA przebiega w sposób półkonserwatywny: łańcuch potomny jest syntetyzowany na każdym macierzystym łańcuchu polinukleotydowym.

Warunki wymagane do replikacji:

Matrycą są nici DNA. Rozdzielenie pasma nazywa się WIDELECKIEM REPLIKACYJNYM. Ona

Może tworzyć się wewnątrz cząsteczki DNA. Poruszają się w różnych kierunkach

Tworzenie REPLIKACYJNEGO OKA. Takie oczy w cząsteczce DNA EUKARYOTÓW

Kilka, każdy ma dwa widelce

2. Podłoże. Tworzywo sztuczne to TRIFOSFANY DEOKSYNUKLEOTYDU:
dATP, dGTP, dCTP, dTTP. Następnie rozkładają się do MONOFOSFORANÓW DEOKSYNUKLEOTYDÓW, czyli dwóch cząsteczek nieorganicznego fosforanu z wyzwoleniem energii, tj. są jednocześnie źródłem energii i tworzywa sztucznego.

D-ATP® D-AMP + FF + E.

Jony magnezu.

Replikacyjny kompleks enzymów:

A) Białka rozwijające DNA:

DNA-A (powoduje segregację nici)

HELIKAZY (przecinają nić DNA)

TOPOIZOMERAZY 1 i 2 (rozwiń poza helisę). Łza (3", 5") -

Wiązania fosfodiestrowe. TOPOIZOMERAZA 2 u PROKARYOTÓW nazywa się GYRAZA.

B) Białka uniemożliwiające łączenie się nici DNA (białka SSB)

C) POLIMERAZA DNA (katalizuje tworzenie wiązań fosfodiestrowych). DNA-
POLYMERAZA jedynie rozszerza już istniejącą nić, ale nie może połączyć dwóch wolnych NUKLEOTYDÓW.

D) PRIMAZA (katalizuje tworzenie „ziarna” do syntezy). Jest to w swojej strukturze POLIMERAZA RNA, która łączy pojedyncze NUKLEOTYDY.

E) Ligaza DNA.

PRIMERY - „nasienie” do replikacji. Jest to krótki fragment składający się z TRIFOSFANÓW RYBONUKLEOTYDÓW (2 - 10). Tworzenie podkładów jest katalizowane przez PRIMASE.

Główne etapy replikacji.

INICJOWANIE replikacji.

Zachodzi pod wpływem bodźców zewnętrznych (czynników wzrostu). Białka wiążą się z receptorami na błonie komórkowej i powodują replikację do syntetycznej fazy cyklu komórkowego. Znaczenie inicjacji polega na przyłączeniu DNA-A do punktu replikacji, co stymuluje rozbieżność podwójnej helisy. HELICASE również bierze w tym udział. Enzymy (TOPOIZOMERAZY) powodują odwinięcie poza helisę. Białka SSB zapobiegają łączeniu się łańcuchów potomnych.