2.cvičenie Základy, genóm
2cv. Základy
Chemizmus nukleových kyselín
- základné zložky: dusíkaté bázy
- pentóza
- zvyšok kyseliny fosforečnej
- stavebné jednotky- nukleozid- dusíkatá báza a pentóza, beta- Nglykozidická väzba
- nukleotid: nukleozid + kys. Forsforečná
- fosfodiesterová väzba a vodíková väzba
Štruktúra DNA
- primárna- poradie nukleotidov v polynukleotidovom reťazci
- sekundárna- model Watson a Crick ( 1953), pravotočivá dvojzávitnica s dvoma komplementárnymi, antiparalelnými vláknami- párovanie N báz vodíkovými mostíkmi A=T, G≡C, antiparalelné
- terciárna- DNA+histónové bielkoviny= nukleozóm
Štruktúra a typy RNA
- odlišnosti od DNA: ribóza, uracil ( miesto T), jednovláknová
- typy: mRNA, tRNA, rRNA
Definície DNA
- základná jednotka dedičnosti
- jednotka genetickej funkcie s fenotypovým prejavom
- sekvencia nukleotidov DNA (RNA) nesúca informáciu, ktorá po prepise ( transkripcii) a preklade ( translácií) riadi syntézu jedného polypeptidového reťazca
Výnimky z definícií
- jeden proteín kódovaný viacerými génmi
- poprepisová ( posttranskripčná)úprava pre-mRNA
- úprava(editovanie) zrelej mRNA
- prekrývanie kodónov, existencia nadbytočných kodónov, kolísanie kodónov
- prekrývanie (overlapping) na úrovni prepisu
- pretlač (overpriting) na úrovni prepisu
- regulácia výberu iniciačného alebo terminačného kodónu pri prepise ( transkripcia)
- poprekladové úpravy peptidov (posttranslačné modifikácie)
Štruktúra génu
- gén II.triedy, kompletná transkripčná jednotka, otvorený čítací rámec (ORF): sekvencia nukleotidov, regulačné prvky, exón- intrónová sekvencia
Štruktúra génu baktérií
operón štruktúrne gény
i-p-o––––––ABCD r- represor, p –promótor. O- operátor
Štruktúra génu eukaryí
Enhancer- zosilovač, E- exón, I-intrón I1 I2
Enh––– CAAT–––– TATA–––––– E1––––– E2––––––E3–––––AATAA
Štruktúrne a funkčné členenie DNA
- štruktúrne gény
- regulačné poradie nukleotidov
- jedinečné gény
- duplikované, multiplikované gény
- pseudogény
- palindrómy
- opakujúce sa skupiny génov
Nekódujúce štruktúry DNA
- izochory
- medzerníky
- satelitná DNA: minisatelitná a mikrosatelitná
Klasifikácia génov
podľa molekulových produktov
- I.triedy- rRNA, 5S RNA
- II.triedy- polypeptidy, snRNA
- III.triedy- tRNA, 5SRNA
Kategórie génov
- štruktúrne
- regulačné
- major gény
- polygény
- pleiotropné
- onkogény
- tumor supresorové
- mutator gény
- reparačné
- kandidátne gény
- transponovateľné prvky: retrovírusy, retrotranspozómy, retropozóny: SINE, LINE, transpozómy
Genóm
- súbor všetkého genetického materiálu (génov) bunky, jedinca alebo druhu
- značné rozdiely v organizácií a zložitosti genómu medzi biologickými systémami
- všeobecne, so vzrastajúcou zložitosťou organizmu a evolučným stupňom, rastie aj zložitosť genómu
- u eukaryí členený na chromozomálny a extrachromozomálny genóm
Genóm nebunkových systémov
- vírusy
- jednovláknovou alebo dvojvláknovou, RNA alebo DNA v závistlosti od typu nebunkového systému
- najmenší genóm obsahuje 3, najväčší 50 génov
- variabilita: funkcia bielkoviny, variabilita dĺžky konkrétnej bielkoviny
Genómu baktérií
- nepravidelná dvojvláknová kruhová DNA, 0,5- 8mil. bp, bez histónov, voľne uložená v cytoplazme
- štruktúrne gény so spoločnými regulačnými oblasťami
- jedinečné, prevažne duplikované gény
- úsporné gény
Genóm eukaryí
- chromozomálny a extrachromozomálny genóm
- chromozomálny genóm: lineárna dvojvláknová DNA lokalizovaná v chromozómoch jadra
- DNA vytvára s histónovými bielkovinami komplex chromatín
- Gény s exón. Intrónovým poradím nukleotidov
Mitochondriálna DNA (mtDNA)
- extrachromozomálny genóm
- cirkulárna aj lineárna dvojvláknová DNA
- maternálna dedičnosť
- neschopnosť rekombinácií
- variabilita: mutácie, náhodná segregácia, chýbanie reparačných mechanizmov, nedostatočnosť mtDNA- polymerázy
Ľudská mtDNA
- veľkosť: 16 596 bp
- počet génov :37
- gény pre: syntézu enzýmov-13, tRNA- 22, rRNA- 2
Analýza genómu
- analýzy štruktúry a funkcie dôležitých génov
- dôkazy genetických variant v populácií
- mapovanie génov
- nepriama analýza: od fenotypu ku genotypu
- priama analýza: od genotypu ku fenotypu