1 BIOLOGIA KOMÓRKI (WYKŁAD 1, czBIOLOGIA KOMÓRKI (WYKŁAD 1, cz.1, BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) FORMY ŻYCIA BUDOWA KOMÓRKI Organelle komórkowe i ich funkcje Błony i receptory błonowe (w tym otoczki jądrowej) Jądro komórkowe Siateczka wewnątrzplazmatyczna Rybosomy Aparat Golgiego Pęcherzyki wydzielnicze i wakuole Lizosomy Mitochondria Cytoszkielet Aleksander L. Sieroń

2 RÓŻNE FORMY ŻYCIA BAKTERIE WIRUSY ROŚLINY ZWIERZĘTA PROKARIOTAJEDNOKOMÓRKOWE JEDNOKOMÓRKOWE POJEDYNCZA KOMÓRKA (JEDNOKOMÓRKOWE) WIELOKOMÓRKOWE WIELOKOMÓRKWE Arabidopsis thaliana Salmonella enterica Borelia burgorferi Escherichia coli Actinosphaerium Pseudomonas aeruginosa Euglena viridis BAKTERIE Amoeba proteus Chlamydomonas Sequoia RÓŻNE FORMY ŻYCIA KRYSZTAŁ Wirusa Mozaiki Tytoniu WIRUSY ROŚLINY Saccharomyces cerevisiae ZWIERZĘTA Cyanobacteria PROKARIOTA EUKARIOTA A.L. SIEROŃ

3 WYKŁAD 1, cz. 1 (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA)BUDOWA KOMÓRKI KOMÓRKI PROKARIOTYCZNE I EUKARIOTYCZNE KOMÓRKI ROŚLINNE I ZWIERZĘCE ORGANELLE KOMÓRKOWE INFORMACJA GENETYCZNEA NOŚNIKI DNA DWUNICIOWY JEDNONICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA A.L. SIEROŃ

4 http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ Pseudomonas aeruginosaChlamydomonas Amoeba proteus KOMÓRKA PROKARIOTYCZNA KOMÓRKA EUKARIOTYCZNA Polisomy (mRNA + rybosomy) Genofor Przestrzeń periplazmatyczna A.L. SIEROŃ

5 WYKŁAD 1 (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA)BUDOWA KOMÓRKI KOMÓRKI PROKARIOTYCZNE I EUKARIOTYCZNE KOMÓRKI ROŚLINNE I ZWIERZĘCE ORGANELLE KOMÓRKOWE INFORMACJA GENETYCZNEA NOŚNIKI DNA DWUNICIOWY JEDNONICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA A.L. SIEROŃ

6 ZWIERZĘTA ROŚLINY A.L. SIEROŃ

7 http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ KOMÓRKA ROSLINNAZWIERZĘCA A.L. SIEROŃ

8 NADMIERNA NORMALNA MAŁABUDOWA BŁONA ŚCIANA KOMÓRKOWA ZAWARTOŚĆ WODY NADMIERNA NORMALNA MAŁA KOMÓRKI ROŚLINNE (PLANT CELLS ) OTWORY W ŚCIANIE KOMÓRKOWEJ A.L. SIEROŃ

9 PEŁNE PUSTE A.L. SIEROŃ

10 http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ BŁONA ZEWNĘTRZNA BŁONA WEWNĘTRZNABLASZKI STROMY TYLAKOID STROMA SKROBIA/CUKRY A.L. SIEROŃ

11 FOTOSYNTEZA (PHOTOSYNTHESIS)SŁOŃCE ENERGIA CHLOROPLAST CUKIER TLEN WODA TYLAKOID BLASZKI STROMALNE A.L. SIEROŃ

12 ŚCIANA KOMÓRKOWA NIE MA CHLOROPLASTY NIE MA WAKUOLE WODNICZKIKOMÓRKA ROSLINNA ZWIERZĘCA RÓŻNICE ŚCIANA KOMÓRKOWA NIE MA CHLOROPLASTY NIE MA WAKUOLE WODNICZKI A.L. SIEROŃ

13 WYKŁAD 1 (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA)BUDOWA KOMÓRKI KOMÓRKI PROKARIOTYCZNE I EUKARIOTYCZNE KOMÓRKI ROŚLINNE I ZWIERZĘCE ORGANELLE KOMÓRKOWE INFORMACJA GENETYCZNEA NOŚNIKI DNA DWUNICIOWY JEDNONICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA A.L. SIEROŃ

14 BŁONY KOMÓRKOWE I RECEPTORYPLAZMATYCZNA OTOCZKI JĄDROWEJ MITOCHONDRIALNE LIZOSOMALNE GOLGIEGO SIATECZKI WEWNĄTRZPLAZMATYCZNEJ GŁADKIEJ SZORSTKIEJ A.L. SIEROŃ

15 Fosfolipidy „filowy” „fobowy” KOMÓRKA ZWIERZĘCA A.L. SIEROŃ

16 WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJDomena zewnątrz-komórkowa Np.: integryny Domena śrdbłonowa Domena śrdbłonowa Np.: ankyryny Domena cytoplazmatyczna Domena zewnątrz-komórkowa Np.: receptory dimeryzujące Domena śrdbłonowa Domena zewnątrz-komórkowa Np.: receptory dimeryzujące lub pompy jonowe (np. Na+/K+) Domena śrdbłonowa Domena cytoplazmatyczna PÓŁPŁYNNA MOZAIKA Z PODWÓJNEJ WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJ I BIAŁEK Domena zewnątrz-komórkowa Np.: kanały jonowe Domena śrdbłonowa Domena cytoplazmatyczna Aleksander L. Sieroń

17 BŁONY KOMÓRKOWE I RECEPTORYPLAZMATYCZNA OTOCZKI JĄDROWEJ MITOCHONDRIALNE LIZOSOMALNE GOLGIEGO SIATECZKI WEWNĄTRZPLAZMATYCZNEJ GŁADKIEJ SZORSTKIEJ A.L. SIEROŃ

18 WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJDomena cytoplazmatyczna Domena śrdbłonowa Np.: transport mRNA Domena jądrowa Domena cytoplazmatyczna (rozwijanie białka) Domena śrdbłonowa Np.: transport białek PÓŁPŁYNNA MOZAIKA Z PODWÓJNEJ WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJ Z BIAŁKAMI Domena jądrowa zwijanie białka Aleksander L. Sieroń

19 BŁONY KOMÓRKOWE I RECEPTORYPLAZMATYCZNA OTOCZKI JĄDROWEJ MITOCHONDRIALNE LIZOSOMALNE GOLGIEGO SIATECZKI WEWNĄTRZPLAZMATYCZNEJ GŁADKIEJ SZORSTKIEJ A.L. SIEROŃ

20 WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJNp.: enzymy łańcucha odde-chowego PÓŁPŁYNNA MOZAIKA Z PODWÓJNEJ WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJ Z BIAŁKAMI Aleksander L. Sieroń

21 BŁONY KOMÓRKOWE I RECEPTORYPLAZMATYCZNA OTOCZKI JĄDROWEJ MITOCHONDRIALNE LIZOSOMALNE APARATU GOLGIEGO SIATECZKI WEWNĄTRZPLAZMATYCZNEJ GŁADKIEJ SZORSTKIEJ A.L. SIEROŃ

22 WYKŁAD 1, cz. 2 (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA)BUDOWA KOMÓRKI KOMÓRKI PROKARIOTYCZNE I EUKARIOTYCZNE KOMÓRKI ROŚLINNE I ZWIERZĘCE ORGANELLE KOMÓRKOWE INFORMACJA GENETYCZNEA NOŚNIKI DNA DWUNICIOWY JEDNONICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA A.L. SIEROŃ

23 KOMÓRKA ZWIERZĘCA http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃJądro komórkowe (Nucleus) KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jąderko (Nucleolus) A.L. SIEROŃ

24 CHROMATYNA CHROMOSOMY A.L. SIEROŃ

25 KOMÓRKA ZWIERZĘCA A.L. SIEROŃ Szorstka siateczka wewnątrz-Jądro komórkowe (Nucleus) Jąderko (Nucleolus) Szorstka siateczka wewnątrz- plazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum Gładka (Smooth endoplasmic reticulum) A.L. SIEROŃ

26 PRACA SZORSTKIEGO RETIKULUM WEWNĄTRZPLAZMATYCZNEJEST GŁADKIE... (IT'S SMOOTH...) I SZORSTKIE. (AND ROUGH.) JĄDRO SZORSTKIE R.E. PĘCHERZYKI BŁONA KOMÓRKOWA RETIKULUM WEWNĄTRZPLAZMATYCZNE (ER) A.L. SIEROŃ

27 RYBOSOM 2 PODJEDNOSTKI A.L. SIEROŃ

28 releasing its content)KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jądro komórkowe (Nucleus) Szorstka siateczka wewnątrz- plazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum Gładka (Smooth endoplasmic reticulum) Jąderko (Nucleolus) Aparat Golgiego (Golgi Aparatus) Pęcherzyk wydzielniczy po uwolnieniu zawartości (secretory vessicle after releasing its content) A.L. SIEROŃ

29 http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ Pęcherzyki przejściowewydzielnicze Błona komórkowa CYTOPLAZMA ZEWNĄTRZ A.L. SIEROŃ

30 releasing its content)KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jądro komórkowe (Nucleus) Szorstka siateczka wewnątrz- plazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum Aparat Golgiego (Golgi Aparatus) Pęcherzyk wydzielniczy po uwolnieniu zawartości (secretory vessicle after releasing its content) Gładka (Smooth endoplasmic reticulum) Jąderko (Nucleolus) Mitochondrium A.L. SIEROŃ

31 WCHŁANIANIE PRZEZ KOMÓRKI ENERGIABŁONA ZEWNĘTRZNA BŁONA WEWNĘTRZNA MACIERZ TRAWA ŻOŁĄDEK WCHŁANIANIE PRZEZ KOMÓRKI ENERGIA A.L. SIEROŃ

32 releasing its content)KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jądro komórkowe (Nucleus) Szorstka siateczka wewnątrz- plazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum Aparat Golgiego (Golgi Aparatus) Mitochondrium Pęcherzyk wydzielniczy po uwolnieniu zawartości (secretory vessicle after releasing its content) Gładka (Smooth endoplasmic reticulum) Jąderko (Nucleolus) Lizosom (Lysosome) A.L. SIEROŃ

33 Pokarmów Organelli KomórekTRAWIENIE Pokarmów Organelli Komórek SCHEMAT BUDOWY LIZOSOMU Blona Białka/Enzymy A.L. SIEROŃ

34 releasing its content)KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jądro komórkowe (Nucleus) Szorstka siateczka wewnątrz- plazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum Aparat Golgiego (Golgi Aparatus) Mitochondrium Lizosom (Lysosome) Pęcherzyk wydzielniczy po uwolnieniu zawartości (secretory vessicle after releasing its content) Gładka (Smooth endoplasmic reticulum) Jąderko (Nucleolus) Mikrotubula (Microtubule) Mikrofilament (Microfilament) A.L. SIEROŃ

35 SPOCZYNEK SKURCZ http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ Aktyna MiozynaA.L. SIEROŃ

36 SZKIELET KOMÓRKOWY (CYTOSKELETON)mikroFILAMENTY (microFILAMENTS) SZKIELET KOMÓRKOWY (CYTOSKELETON) A.L. SIEROŃ

37 KOMÓRKI ŚRÓBŁONKA KOMÓRKI NABŁONKA KOMÓRKI NERWOWE KOMÓRKI ZWIERZĘCE A.L. SIEROŃ

38 BIOLOGIA KOMÓRKI (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIYZKA MEDYCZNA)INFORMACJA GENETYCZNA (jądrowa i mitochondrialna) Organizacja i jej wykorzystanie Budowa chromatyny Budowa genów prokariota i eukariota Regulacja replikacji DNA u prokariota i eukariota Regulacja transkrypcji - elementy regulatorowe cis i trans Translacja i jej regulacja – modyfikacje potranslacyjne Aleksander L. Sieroń

39 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ; KIERUNEK: FIZYKA MEDYCZNA)INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

40 KOMÓRKA ZWIERZĘCA Aleksander L. Sieroń Jądro komórkowe (Nucleus)Jąderko (Nucleolus) Aleksander L. Sieroń

41 Skupiska ziarnistości interchromatynowychChromatyna Skupiska ziarnistości interchromatynowych Wycinek obrazu jądra komórkowego w mikroskopie elektronowym transmisyjnym. Widoczne są wyraźne skupiska ziarnistości interchromatynowych (IGC). Michael J. et al. 1998, MBC, 9:

42 najbardziej zagęszczonaChromatyna najbardziej zagęszczona Organizacja DNA w jądrze fibroblastów. Cyfrowo opracowane skrawki mikroskopowe przygotowane niezależnie do barwienia DNA i SC35, czynnika składania mRNA. Pokazane rozmieszczenie DNA (barwnik zielony) i SC35 (barwnik czerwony). Dwa pierwsze zdjęcia, to skrajne skrawki powierzchniowe. Ostatnie zdjęcie to powierzchnia jądra komórkowego najbliższa zakotwiczenia komórki. Duże strzałki – obszary pozbawione chromatyny. Małe strzałki - najbardziej zagęszczone obszary chromatyny. Brak chromatyny SC35 DNA 10mm Michael J. et al. 1998, MBC, 9:

43 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA)INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

44 DNA JEDNONICIOWY CUKIER DEZOKSYRYBOZA ZASADA AZOTOWA PIRYMIDYNAPURYNA RESZTA KWASU FOSFOROWEGO MAJĄ GO NIEKTÓRE WIRUSY TYPU DNA Aleksander L. Sieroń

45 DNA DWUNICIOWY CUKIER DEZOKSYRYBOZA MAJĄ GO WSZYSTKIE EUKARIOTA,BAKTERIE I WIĘKSZOŚĆ WIRUSÓW TYPU DNA ZASADA AZOTOWA PIRYMIDYNA ZASADA AZOTOWA PURYNA RESZTA KWASU FOSFOROWEGO C G A T Aleksander L. Sieroń

46 RNA JEDNONICIOWY CUKIER RYBOZA ZASADA AZOTOWA PIRYMIDYNAPURYNA RESZTA KWASU FOSFOROWEGO MAJĄ GO WIRUSY TYPU RNA (RETROWIRUSY) URACYL ZA TYMINĘ Aleksander L. Sieroń

47 wypchnięta T wypchnięta ADNA może „kształtować siebie” na różne sposoby aby „osiągnąć własne cele w życiu”. Struktura krystaliczna połączeń między dwiema jego formami dostarcza informacji o tym jak DNA może osiągać te „akrobatyczne” figury. wypchnięta T wypchnięta A Nowy skręt. Struktura połączenia dwóch form B–Z opracowana przez Ha et al. (Ha, S. C., Lowenhaupt, K., Rich, A., Kim, Y. G. & Kim, K. K. Nature 437, 1183–1186 (2005). Obszar lewoskrętny Z-DNA łączy się z prawoskrętną strukturą B-DNA poprzez złącze, w którym jedna para zasad jest wykręcona na zewnątrz lub wystaje z heliksu DNA. (Ryc. zmodyfikowana z Sinden, NATURE, 437, 2005)

48 Upakowanie DNA w nukleosomie(około 200 par zasad/nukleosom) histony 2x [H2A, H2B, H3 i H4] (niebieskie i zielone) H1 (żółty) DNA 146 pz DNA między nukleosomami około 60 pz

49 Schemat upakowania DNA w nukleosomie

50 Nić DNA Włókno Nukleosomalne Solenoid Supersolenoid Chromatyda Chromosom

51 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA)INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

52 GEN EUKARIOTYCZNY GEN PROKARIOTYCZNY E1 E1 (podzielony) (ciągły)Promotor E1 I1 E2 I2 Ex Ix En ATG STOP SEKWENCJE KODUJĄCE [EXONY] SEKWENCJE NIEKODUJĄCE [INTRONY] GEN PROKARIOTYCZNY (ciągły) GEN 1 E1 E1 Promotor E1 ATG STOP GEN 2 GEN 4 E1 GEN 3 Aleksander L. Sieroń

53 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA)INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

54 Replikacja DNA w/g Messelson & Stahl 1957 Aleksander L. Sieroń1. Model semikonserwatywny 2. Model konserwatywny nić wyjściowa nić nowo-syntetyzowana Aleksander L. Sieroń

55 PO JEDNYM POKOLENIU PO WIELU POKOLENIACH Aleksander L. Sieroń1. semikonserwatywnie 2. konserwatywnie PO WIELU POKOLENIACH 1. semikonserwatywnie 2. konserwatywnie Aleksander L. Sieroń

56 Widełki replikacyjne (1)Aleksander L. Sieroń (2005/2006) Widełki replikacyjne (1) Topoizomeraza - odpowiada za rozpoczęcie rozplątywania DNA. Napięcie w strukturze heliksu w postaci splątanej (coiled) i supersplątanej (supercoiled structure) może spowodować peknięcie przez nadmierne „naciągnięcie” pojedynczej nici DNA, tak jak przy nadmiernym skręcaniu wokół siebie dwóch sprężyn trzymanych za końce. Przecięcie tylko jednej ze sprężyn zmniejszy więc napięcie wywołane skręcaniem i obie sprężyny rozkręcą się przy udziale Helikaza - kończy rozwijanie oryginalnej podwójnej helisy po usunięciu super-splątanego odcinka przez topizomerazę. Helikaza wymaga do swego działania energii, w postaci ATP, aby rozdzielić obie nici helisy, ponieważ oddziałują one ze sobą bardzo mocno za pośrednictwem licznych wiązań wodorowych. Nić oryginalna Nowa nić Starter RNA Strzałki wskazują kierunek replikacji DNA Nić opóźniona Nić wiodąca Fragment Okazaki Topoizomeraza Helikaza Zespół replikacyjny ORI

57 Widełki replikacyjne (2)Aleksander L. Sieroń (2005/2006) Polimeraza DNA - postępuje wzdłuż pojedynczej nici DNA rekrutując wolne dNTP (dezoxy-nucleotydo-trójfosforany) do tworzenia wiązań wodorowych z właściwymi dla nich komplemen-tarnymi dNTP w pojedynczej nici (A z T i G z C), oraz tworzenia kowalencyjnych wiązań dwuestrowych z poprzedzającym nukleotydem nowosyntetyzowanej nici. Energia zmagazynowa-na w trójfosforanach jest używana do wiązania każdego nowego nukleotydu w rosnącej nici. Istnieją różne popstacie polimerazy DNA, jednak to polimeraza DNA III jest tą, która odpowiada za postępującą syntezę nowych nici DNA. Polimeraza DNA NIE MOŻE rozpocząć syntezy de novo na gołej nici. Wymaga ona starterów (primerów) z grupą 3'OH do której może być przyłączony dNTP. Polimeraza DNA jest zasadniczo kompleksem kilkunastu różnych podjednostek białkowych i dlatego jest często nazywana holoenzymem. Ten holoenzym posiada również aktywność kontrolną zapewniającą wstawianie odpowiedniej zasady, a także właściwości nukleazowe (wycinanie nukleotydów), które pozwalają na usuwanie błędów powstałych podczas syntezy. Ligaza - katalizuje tworzenie wiązań fosfo-dwuestrowych między sąsiadującymi końcami 3'OH i 5’fosforanu. Usuwa ona przerwę powstałą po usunięciu primera RNA. Polimeraza DNA katalizuje wiązanie na końcu 5' tego startera, ale ligaza jest potrzebna do utworzenia wiązania na jego końcu 3'. Białka wiążące jednoniciowy DNA - są ważne dla podtrzymania stabilności widełek replikacyjnych. Jednoniciowy DNA jest niestabilny, dlatego białka te wiążą się do niego przez cały czas gdy pozostaje on jako pojedyncze nici, chroniąc go przed degradacją. Nić oryginalna Nowa nić Starter RNA Strzałki wskazują kierunek replikacji DNA Nić opóźniona Nić wiodąca Fragment Okazaki Primaza - jest częścią kompleksu białkowego zwanego primeosomem. Enzym ten syntezuje krótki starter (primer) RNA do jednoniciowego DNA, który działa jako substytut końca 3'OH dla polimerazy DNA rozpoczynającej syntezę nowej nici. Starter RNA jest później usuwany przez RNazę H, a powstała przerwa jest wypełniana przez polimerazę DNA I. Polimeraza DNA Zespół replikacyjny Primaza Ligaza (po RNAzie H) Białka wiążące jednoniciowy DNA ORI

58 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA)INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

59 Komórki HeLa zielone od 5-fluorourydyny wbudowanej do RNA.

60 Drobiny Znakowanie immunofluorescencyjne.Po usunięciu tła w obrazie z lewej strony. Fibroblasty znakowane przeciwciałami anty-SC35 do czynnika składania mRNA - 35. Michael J. et al. 1998, MBC, 9:

61 Dużej rozdzielczości mapa fosforowa RNADużej rozdzielczości mapa fosforowa RNA. Numerowane są pojedyncze ziarnistości występujące jako białe plamy na czarnym tle. Większość ziarnistości cechuje się obecnością RNA w postaci pofałdowanych ziarnistych struktur włókienkowych. Michael J. et al. 1998, MBC, 9:

62 Zależność między chromatyną acetylowaną i aktywnie transkrybowaną.Prawidłowe fibroblasty skóry człowieka inkubowano przez 1 h w obecności 5 mM bromo-urydyny, utrwalano i barwiono DPAI (lewy górny panel oraz niebieskie zabarwienie w pozostałych panelach), przeciwciałami przeciwko acetylowanemu histonowi H3 (zabarwienie czerwone w prawych panelach) oraz bromo-urydynie (zabarwienie zielone w dolnych panelach). Zabarwieńie żółte wskazuje występowanie domen podobnych do IGC pozbawionych chromatyny. Czerwone kropki wskazują miejsca domen jąderkowych. Skala, 10 µm Michael J. et al. 1998, MBC, 9:

63 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA)INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

64 AACTGT ATATTA ZAPOCZĄTKOWANIE TRANSKRYPCJINić nonsensowa - niekodująca AACTGT ATATTA gen X początek transkrypcji pary zasad Nić sensowa - kodująca Aleksander L. Sieroń

65 TRANSKRYPCJA U EUKARIOTAPromotor E1 I1 E2 I2 En Ex Ix heterogenny jdrowy RNA hnRNA E1 I1 E2 I2 Ex Ix En ATG STOP SEKWENCJE NIEKODUJĄCE [INTRONY] (wycinane przez białko CPSF73 w kompleksie z innymi białkami) SEKWENCJE KODUJĄCE [EXONY] informacyjny RNA mRNA E1 E2 Ex En Modyfikacja końca 5’ Dobudowanie czapeczki „kapowanie” Modyfikacja końca 3’ Dobudowanie ogona poliA „poliadenylacja” C PoliA Aleksander L. Sieroń

66 Rodzaje RNA syntetyzowaneprzez komórkę mRNA - informacyjny RNA (ang. messenger RNA) jest kopią genu. Działa jako fotokopia genu ponieważ sekwencja tworzących go zasad jest komplementarna do jednej nici DNA i identyczna do drugiej nici DNA. mRNA działa jako posłaniec przenoszący informację zawartą w DNA znajdującym się w jądrze komórkowym do cytoplazmy, w której rybosomy używają jej do produkcji białek. tRNA - transportujący RNA (ang. transfer RNA) jest krótkim RNA o specyficznej budowie drugo- i trzeciorzędowej pozwalającej na wiązanie do jednego końca aminokwasu, a drugim końcem do mRNA. Działa więc jak adapter dostarczający składniki budulcowe białek do właściwego miejsca kodowanego przez mRNA. rRNA - rybosomalny RNA (ang. ribosomal RNA) jest składnikiem budulcowym rybosomu. Ma sekwencję komplementarną do właściwych obszarów mRNA i dlatego umożliwia wiązanie mRNA do rubosomu w miejscu produkcji białka. snRNA - krótki jądrowy RNA (ang. small nuclear RNA) bierze udział w obróbce różnych RNA podczas ich przechodzenia z jądra do cytoplazmy. Uczestniczy w regulacji ekspresji genów w jąderku. siRNA - mały/krótki interferujący RNA (ang. small interferring RNA) bierze udział w regulacji ekspresji genu na poziomie translacji poprzez degradację mRNA (Zob. dalej). Aleksander L. Sieroń

67 WYKŁAD 1 (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA)INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

68 tRNA cienkie linie przedstawiają komplementarne pary zasadAleksander L. Sieroń

69 Schemat budowy tRNA Akceptor Pętla D Pętla TψC Pętla zmiennaPętla antykodonu Pętla zmienna Pętla D Pętla TψC Akceptor Aleksander L. Sieroń

70 Podjednostka mniejszaRosnący polipeptyd Przychodzący tRNA Podjednostka większa Podjednostka mniejsza mRNA Centrum dekodujące Podstawową funkcją rybosomu w fazie elongacyjnej syntezy białka jest ustawienie aminokwasów poprzez transportujące je tRNA dokładnie na przeciw odpowiadających im kodonów w mRNA. Aminokwwas połączony w miejscu CCA na końcu tRNA jest przenoszony w pobliże poprzednio przyłączonego do łańcucha aminokwasu. Aleksander L. Sieroń

71 Wyniosłość centralna Pień L7/L12 Głowa Miejsce P Miejsce P Miejsce EDWIE PODJEDNOSTKI RYBOSOMU Z PRZYŁĄCZONOMI 3 CZĄSTECZKAMI tRNA PODJEDNOSTKA MNIEJSZA PODJEDNOSTKA WIEKSZA Pień L7/L12 Głowa Wyniosłość centralna Miejsce P Miejsce P Miejsce A Miejsce E Miejsce E Pień L1 Miejsce A Ramię Podstawa pnia Platforma Ostroga Aleksander L. Sieroń

72 RYBOSOMY RÓŻNYCH GATUNKÓW (mała podjednostka po stronie lewej)T. thermophilus E. Coli 70S Drożdże 80S Ssaki Aleksander L. Sieroń

73 Etap 1: Transkrypcja Etap 2: Translacja Podwójna helisa DNA PolimerazaTransportujący RNA Aminokwasy Polimeraza RNA Rybosomalny RNA Antykodon Białka Nukleotydy RNA Łańcuch polipeptydowy Otoczka jądrowa Infromacyjny RNA opuszcza jądro komórkowe Transportujący RNA z aminokwasami Rybosom Informacyjny RNA Kodon Aleksander L. Sieroń

74 KOD GENETYCZNY U C A G POZYCJA DRUGA POZYCJA PIERWSZA POZYCJA TRZECIAfenylo- alaniana leucyna seryna tyrozyna cysteina STOP tryptofan arginina prolina histydyna glutamina treonina asparagina lizyna izoleucyna * metionina walina alanina kwas asparaginowy glutaminowy glicyna * i start KOD GENETYCZNY GGU – glicyna CGU - arginina Aleksander L. Sieroń

75 Podstawowy dogmat biologiibiałka transkrypcja translacja odwrotna transkrypcja Liniowość informacji genetycznej Modyfikacje po-translacyjne z wymieszaniem sekwencji (brak odpowiednich sekwencji kodujących w genach) Aleksander L. Sieroń

76 K O N I E C CZĘŚCI 1 DZIĘKUJĘ