TIPURI DE ADN S-a demonstrat ca AND-ul este alcatuit din: S-a demonstrat ca AND-ul este alcatuit din: Zone inalt repetitive (10%), construite din 6-10. - презентация

1 TIPURI DE ADN S-a demonstrat ca AND-ul este alcatuit din: S-a demonstrat ca AND-ul este alcatuit din: Zone inalt repetitive (10%), construite din 6-10 perechi de baze ce se repeta de sute de mii de ori. In general sunt noninformative, cu exceptia celor care codifica pentru ARNr. Zone inalt repetitive (10%), construite din 6-10 perechi de baze ce se repeta de sute de mii de ori. In general sunt noninformative, cu exceptia celor care codifica pentru ARNr. Zone moderat repetitive (5%), in care secventele se repeta de 100 de ori, de 1000 ori sau de zece mii de ori si care codifica pentru histone. Zone moderat repetitive (5%), in care secventele se repeta de 100 de ori, de 1000 ori sau de zece mii de ori si care codifica pentru histone. Zone unice,non-repetitive, care codifica pentru lanturi polipeptidice (portiuni corespunzatoare genelor, detinatoare de informatii). Zone unice,non-repetitive, care codifica pentru lanturi polipeptidice (portiuni corespunzatoare genelor, detinatoare de informatii).

2 Cea mai mare parte a genomului uman este constituita din secvente repetitive, care sunt de doua tipuri: Cea mai mare parte a genomului uman este constituita din secvente repetitive, care sunt de doua tipuri: - Secvente repetate in tandem numite AND sateliti, care se gasesc in cromozomi in regiunea centromerica (in aceste regiuni centromerice, unde este AND satelit, nu exista nicio gena). - Secvente repetitive dispersate in genom caracterizate printr-o mare mobilitate.

3 ACIDUL RIBONUCLEIC (ARN) In celula ARN este sintetizat pe baza informatiei continute in molecula de ADN prin complementaritatea A-U, U-A, C-G, G-C. In celula ARN este sintetizat pe baza informatiei continute in molecula de ADN prin complementaritatea A-U, U-A, C-G, G-C. Complex macromolecular, structural şi funcţional, similar în anumite privinţe, ADN-ului. ARN-ul rezultă din polimerizarea unor ribonucleotizi, care determină formarea unor lanţuri lungi, monocatenare (structură primară). Pe anumite porţiuni scurte monocatena de ARN se poate răsuci în jurul ei, determinând apariţia unei structuri duble între secvenţele complementare de baze (structură secundară).

4

5 Exista 3 tipuri importante de ARN: ARN mesager (ARNm). ARN de transfer (ARNt). ARN ribozomal (ARNr). ARN mesager (ARN informational): - poarta informatia genetica ce va specifica sinteza unui lant polipeptidic - are rolul de a copia informatia genetica dintr-un fragment de ADN si de a o aduce, ca pe un mesaj, la locul sintezei proteice - poarta informatia genetica ce va specifica sinteza unui lant polipeptidic - are rolul de a copia informatia genetica dintr-un fragment de ADN si de a o aduce, ca pe un mesaj, la locul sintezei proteice - transcris de ARN polimeraza sub forma de ARN mesager precursor - transcris de ARN polimeraza sub forma de ARN mesager precursor ARN de transfer - ARN de transfer - este specializat pentru aducerea aminoacizilor la locul sintezei proteice iar molecula este formata din de nucleotide - are portiuni bicatenare care ii dau forma unei frunze de trifoi. Are doi poli functionali: a) unul la care se ataseaza un anumit aminoacid; b) altul care contine o secventa de 3 nucleotide care recunoaste o anumita secventa a ARNm unde se ataseaza pe baza complementaritatii. ARN ribozomal - e localizat la nivelul ribozomilor cu rol important in sinteza proteinelor - se asambleaza cu proteinele ribozomale

6

7 Dogma centrala a geneticii postuleaza urmatoarea transformare: ADN ARN proteine sau O GENA UN ARN MESAGER O PROTEINA. Dogma centrala a geneticii postuleaza urmatoarea transformare: ADN ARN proteine sau O GENA UN ARN MESAGER O PROTEINA.

8 Funcţiile acizilor nucleici Acid nucleic [replicare] acid nucleic ADN sau ARN (corespunzător originalului) ADN [transcriere] corespondent ARN al unei secvenţe ADN ARNm (transcrierea propriu-zisă) ARNm [traducere] catenă polipeptidică participă şi ARNr şi ARNt Exista 3 procese esentiale in manipularea informatiei genetice pentru orice celula vie:

9

10 Replicarea ADN - reprezinta procesul prin care cantitatea de ADN dintr-o celula se dubleaza. Acest proces este semiconservativ in care se regaseste o structura a ADN-ului construita dintr-o catena mama si o catena noua, complementara.Replicarea ADN - reprezinta procesul prin care cantitatea de ADN dintr-o celula se dubleaza. Acest proces este semiconservativ in care se regaseste o structura a ADN-ului construita dintr-o catena mama si o catena noua, complementara. Replicatia se desfasoara in mai multe etape : 1) Ruperea puntilor de H dintre bazele azotate si separarea catenelor moleculei de ADN in 2 monocatene sub actiunea unei enzime numite HELICAZA. 2) Refacerea catenelor noi pe matrita (modulul) monocatenara de ADN prin atasarea nucleotidelor libere din citoplasma pe baza complementarietatii.

11 Transcriptia - reprezinta procesul prin care o parte din informatia de pe ADN este copiata pe ARN (o gena un ARN mesger). Deci transcriptia reprezinta sinteza ARN-ului mesager. Structura acestuia este dictata de matrita ADN-ului copiat (gena).Transcriptia - reprezinta procesul prin care o parte din informatia de pe ADN este copiata pe ARN (o gena un ARN mesger). Deci transcriptia reprezinta sinteza ARN-ului mesager. Structura acestuia este dictata de matrita ADN-ului copiat (gena). Translatia – reprezinta procesul prin care informatia din ARN este folosita la sinteza unei proteine. Acesta este modalitatea de transport a informatiei care se gaseste in nucleu la ribozomii din citoplasma in vederea sintezei proteinelor.Translatia – reprezinta procesul prin care informatia din ARN este folosita la sinteza unei proteine. Acesta este modalitatea de transport a informatiei care se gaseste in nucleu la ribozomii din citoplasma in vederea sintezei proteinelor.

12

13 CROMOZOMII Cromozomii sunt elemente dinamice si constante ale celulei cu functii genetice esentiale. Exceptand procariotele care au un singur cromozom circular, la eucariote numarul cromozomilor este caracteristic fiecarei specii. In cromozomii eucariotelor, AND-ul reprezinta %, ARN-ul % iar proteinele histonice si non histonice %. In nucleu fiecare molecula de AND se asociaza cu proteine histonice, nonhistonice, formand un complex nucleo-proteic denumit CROMATINA.

14 CROMATINA Prezinta diferite grade de condensare si se prezinta sub doua tipuri morfofunctionale distincte : eucromatina si heterocromatina ( clasificare facuta de E.Heitz in 1928). Prezinta diferite grade de condensare si se prezinta sub doua tipuri morfofunctionale distincte : eucromatina si heterocromatina ( clasificare facuta de E.Heitz in 1928). Eucromatina : Eucromatina : este putin condensata si slab colorata este putin condensata si slab colorata prezinta mult AND nerepetitiv bogat in perechi de baze G-C si proteine nonhistonice prezinta mult AND nerepetitiv bogat in perechi de baze G-C si proteine nonhistonice reprezinta partea activa genetic a cromatinei reprezinta partea activa genetic a cromatinei alcatuieste benzile R din cromozomi alcatuieste benzile R din cromozomi

15 Heterocromatina este puternic condensata si intens colorata este puternic condensata si intens colorata prezinta AND repetitiv bogat in A-T si histone prezinta AND repetitiv bogat in A-T si histone desi inactiva genetic indeplineste anumite functii celulare precum : stabilizeaza centromerul si telomerele cromozomului, intervine in desfasurarea meiozei ( in sinapsa cromozomilor omologi) si probabil in diferentierea celulara desi inactiva genetic indeplineste anumite functii celulare precum : stabilizeaza centromerul si telomerele cromozomului, intervine in desfasurarea meiozei ( in sinapsa cromozomilor omologi) si probabil in diferentierea celulara este de doua feluri : constitutiva si facultativa ( clasificare facuta de S.Brown in 1975). este de doua feluri : constitutiva si facultativa ( clasificare facuta de S.Brown in 1975).

16 Heterocromatina constitutiva - Se gaseste constant sub forma condensata - Nu contine gene functionale si este formata din AND inalt repetitiv ( AND satelit) - Se gaseste in regiunea centromerului, pe bratul lung al cromozomului Y, pe bratele scurte ale cromozomilor acrocentrici si in constrictiile secundare - Alcatuieste benzile C din cromozomi

17 Heterocromatina facultativa - Variaza la celule diferite si chiar la organisme diferite : in unele celule, anumite parti sau gene din cromozomi pot fi active, in alte celule, aceleasi structuri pot sa nu functioneze fiind sub forma de heterocromatina - Aceasta heterocromatinizare poate fi limitata la un anumit segment din cromozom sau poate cuprinde tot cromozomul ( exemplu tipic la sexul feminin cand unul din cei doi cromozomi X este inactiv formand corpusculul sexual X).

18 HISTONELE Sunt proteine bazice cu o mare afinitate pt ADN prezente la toate eucariotele. Sunt proteine bazice cu o mare afinitate pt ADN prezente la toate eucariotele. Genele care codifica histonele au o structura particulara ( fara introni) si se afla localizate pe cromozomii 1,6,12. Genele care codifica histonele au o structura particulara ( fara introni) si se afla localizate pe cromozomii 1,6,12. La eucariote se deosebesc 5 tipuri de histone : H1,H2A, H2B, H3, H4. Cu exceptia lui H1, celelalte tipuri (in special H3,H4) au o structura stabila, bine conservata in evolutie. La eucariote se deosebesc 5 tipuri de histone : H1,H2A, H2B, H3, H4. Cu exceptia lui H1, celelalte tipuri (in special H3,H4) au o structura stabila, bine conservata in evolutie.

19

20 H1 - bogata in lizina H2A - bogata in leucina H2B - bogata in serina H3 - bogata in arginina si cisteina H4 - bogat in arginina Au rol structural in compactarea ADN-ului in nucleu, intrand in alcatuirea nucleozomului, particula fundamentala din structura fibrelor de cromatina. Au rol functional fiind implicate in reglarea expresiei genelor ( transcriptie).

21

22 NON HISTONELE Sunt proteine acide si neutre, heterogene si putin abundente ( exceptie face grupul proteinelor HMG- high mobility group). Sunt proteine acide si neutre, heterogene si putin abundente ( exceptie face grupul proteinelor HMG- high mobility group). Majoritatea au rol functional intervenind specific in reglarea activitatii genelor ( ex. HMG participa se pare la reglarea replicarii AND). Majoritatea au rol functional intervenind specific in reglarea activitatii genelor ( ex. HMG participa se pare la reglarea replicarii AND). Unele au rol structural formand matricea cromozomilor. Unele au rol structural formand matricea cromozomilor.

23 NUCLEOZOMUL Primul nivel de organizare supramoleculara a AND ( structura primara a cromozomului) este filamentul cu nucleozomi cu diametrul de 11 nm. Primul nivel de organizare supramoleculara a AND ( structura primara a cromozomului) este filamentul cu nucleozomi cu diametrul de 11 nm. Nucleozomul (super helixul cromatinian) este alcatuit dintr-o secventa de AND ( de 146 pb) care se infasoara aproximativ doua rotatii complete ( 1 tur si ¾) in jurul unui miez histonic format din 8 histone ( cate 2 molecule din H2A, H2B, H3, H4). Nucleozomul (super helixul cromatinian) este alcatuit dintr-o secventa de AND ( de 146 pb) care se infasoara aproximativ doua rotatii complete ( 1 tur si ¾) in jurul unui miez histonic format din 8 histone ( cate 2 molecule din H2A, H2B, H3, H4).

24

25 Nucleozomii sunt legati intre ei printr-un segment de AND liber ( 60 pb) formand un filament asemanator unui sirag de margele. Aceasta structura (mentinuta strans de histona H1 care leaga doi nucleozomi vecini) realizeaza o impachetare a AND-ului de circa 10 ori. Nucleozomii sunt legati intre ei printr-un segment de AND liber ( 60 pb) formand un filament asemanator unui sirag de margele. Aceasta structura (mentinuta strans de histona H1 care leaga doi nucleozomi vecini) realizeaza o impachetare a AND-ului de circa 10 ori. Dimensiunile nucleozomilor depind de organism, tesut sau de starea de activitate a genomului celular ( exemplu : cand AND-ul se replica, nucleozomii se deschid pentru ca informatia genetica sa devina accesibila). Dimensiunile nucleozomilor depind de organism, tesut sau de starea de activitate a genomului celular ( exemplu : cand AND-ul se replica, nucleozomii se deschid pentru ca informatia genetica sa devina accesibila).

26

27 SOLENOIDUL Este al doilea nivel de organizare ( structura secundara sau super-super-helixul) sau fibra de cromatina de 30 nm. Este al doilea nivel de organizare ( structura secundara sau super-super-helixul) sau fibra de cromatina de 30 nm. Acesta rezulta prin spiralizarea filamentului cu nucleozomi. Aceasta structura ( cu pasul de 6 nucleozomi) este stabilizata de histona H1 si realizeaza o compactare de 5 ori. Acesta rezulta prin spiralizarea filamentului cu nucleozomi. Aceasta structura ( cu pasul de 6 nucleozomi) este stabilizata de histona H1 si realizeaza o compactare de 5 ori. In solenoid zonele spiralizate alterneaza cu zone nespiralizate unde se pot fixa o serie de proteine specifice. Totodata prin aceasta noua spiralizare, diferite regiuni care pe AND-ul liniar se aflau la distanta, sunt apropiate favorizand interactiunile genice. In solenoid zonele spiralizate alterneaza cu zone nespiralizate unde se pot fixa o serie de proteine specifice. Totodata prin aceasta noua spiralizare, diferite regiuni care pe AND-ul liniar se aflau la distanta, sunt apropiate favorizand interactiunile genice.

28

29 BUCLA CROMOZOMICA Este al treilea nivel de organizare ( structura tertiara a cromozomului) care rezulta prin plierea fibrei de cromatina de 30 nm in bucle laterale de lungimi diferite ( Kb), formandu-se fibra cu diametrul de 300 nm. Este al treilea nivel de organizare ( structura tertiara a cromozomului) care rezulta prin plierea fibrei de cromatina de 30 nm in bucle laterale de lungimi diferite ( Kb), formandu-se fibra cu diametrul de 300 nm. Buclele au o dispozitie helicoidala fiind dispuse in rozete hexametrice. Buclele au o dispozitie helicoidala fiind dispuse in rozete hexametrice. Dispunerea bucleiforma a fibrei polisolenoidice si conservarea buclelor in cromozomii metafazici sunt determinate de prezenta proteinelor non histonice Sc1 si Sc2 ( scaffold) Dispunerea bucleiforma a fibrei polisolenoidice si conservarea buclelor in cromozomii metafazici sunt determinate de prezenta proteinelor non histonice Sc1 si Sc2 ( scaffold) Se considera ca fiecare bucla ar putea fi o unitate functionala, de transcriptie si replicare. Se considera ca fiecare bucla ar putea fi o unitate functionala, de transcriptie si replicare.

30

31 STRUCTURA CUATERNARA Este al patrulea nivel de organizare a cromozomilor la eucariote Este al patrulea nivel de organizare a cromozomilor la eucariote Dupa dispozitia bucleiforma a fibrei nucleoproteice urmeaza un proces de hipercondensare a AND-ului. Dupa dispozitia bucleiforma a fibrei nucleoproteice urmeaza un proces de hipercondensare a AND-ului. Prin spiralizarea fibrei de 300 nm, care are loc in interfaza, ia nastere fibra de 700 nm care corespunde diametrului unei cromatide. Prin spiralizarea fibrei de 300 nm, care are loc in interfaza, ia nastere fibra de 700 nm care corespunde diametrului unei cromatide. Fiecare cromatida contine o singura molecula de ADN. Fiecare cromatida contine o singura molecula de ADN.

32

33 Buclele anterior descrise se vor rasuci suplimentar in metafaza. Intr-o rasucire de 360 apar aproximativ 30 de rozete hexametrice. Buclele anterior descrise se vor rasuci suplimentar in metafaza. Intr-o rasucire de 360 apar aproximativ 30 de rozete hexametrice. Numarul de rasuciri complete depinde de cantitatea de AND/cromozom ( ex. la cr 1 ar fi intre de asemenea rotatii). Numarul de rasuciri complete depinde de cantitatea de AND/cromozom ( ex. la cr 1 ar fi intre de asemenea rotatii). In procesele de rasucire participa in jur de 30 de proteine non histonice. Astfel molecula de AND sufera o compactare de ori. In procesele de rasucire participa in jur de 30 de proteine non histonice. Astfel molecula de AND sufera o compactare de ori.

34

35