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..


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


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


FORMAREA FORMAREA ARNmARNm maturmatur

ADNADN

ARN hnARN hn

TRANSCRIPTIETRANSCRIPTIE

ExonExonIntronIntron

ExonExonIntronIntron

ExonExon

8

TRANSLATIETRANSLATIE

ProteinaProteina

ARN hnARN hn

ARNm maturARNm matur

MATISAREMATISARE


- 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.


ARNpolimeraza

ARN


ASEMANARI si DEOSEBIRI intre Pk si Ek

TRANSCRIPTIATRANSCRIPTIA

ARN polimerazaADN-catena 5’ – 3’

ribonucleotide

11

Directia transcriptiei

ADN-catena 3’ – 5’, matrita

ARNARN


ActivatorActivator

UNITATE TRANSCRIPTIONALA

TRANSCRIPT INITIALTRANSCRIPT INITIAL

ARNhnARNhn

ADNADNPROMOTOR

TRANSCRIPTIE

12

ARNhnARNhn

ARNmARNm MATISARE

MECANISMUL

TRANSCRIPTIEI

LA EK

ARNm matur


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


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).


MODULAREA ACTIVITATII MODULAREA ACTIVITATII PROMOTORULUIPROMOTORULUI

15

ACTIVATOR (ENHANCER)

– stimuleaza transcriptia

INHIBITOR

(SILENCER)

– suprima transcriptia


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’’


ADN

TRANSCRIPTIE ARN polimeraza

SCHEMA SINTEZEI PROTEICESCHEMA SINTEZEI PROTEICE

5’ Catena transcrisa

3’Catena netranscrisa

17

Transcriptul

ARN

TRANSLATIE

Lant polipeptidic


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.


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)


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.


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.


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


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


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.


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).



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


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.


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.


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.


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



*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’


CODUL GENETICCODUL GENETICCODUL GENETICCODUL GENETIC

ARNt

ARNm

a 2-a baza din codon



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.


ARNt

ARNt

ARNt

ARNm1

35

ARNt ARNt

ARNt

ARNt

liber

ARNtARNt

Ribozomul se misca in directia 3’

2

3


ETAPELE TRANSLATIEI

ETAPELE TRANSLATIEI

INITIEREA

ELONGATIA

36

ETAPELE TRANSLATIEI

ETAPELE TRANSLATIEI

ELONGATIA

TERMINAREA


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:

[email protected]

NE REVEDEM SAPTAMANA VIITOARE !

NE REVEDEM SAPTAMANA VIITOARE !VIITOARE !VIITOARE !

curs 9

Documents