Podstawowe wiadomości z genetyki

Kwas DNA znajduje się w jądrze komórkowym, mitochondriach, chloroplastach. Ma postać spirali, która składa się z dwóch nici między którymi występuje odległość 20 angsztremów. Każda z nici składa się z nukleotydów. Nukleotyd składa się z reszty kwasu ortofosforowego, cukru (5 - węglowa dezoksyryboza) oraz zasady azotowej.
Wyróżnia się zasady:
- purynowe (adenina, guanina)
- pirymidynowe (tymina, uracyl, cytozyna)
Nukleotyd przyjmuje nazwę danej zasady. Istnieje tzw. prawo komplementarności - uzupełnienia, zawsze A = T i C = G

Kwas RNA dzieli się na:
- mRNA - kwas informacyjny, ma postać nici, powstaje w jądrze z którego następnie przechodzi do cytoplazmy a stamtąd do rybosomów. Nukleotyd tego kwasu zbudowany jest z rybozy, kwasu fosforowego oraz z zasady azotowej (z wykluczeniem tyminowej)
- tRNA - kwas transportujący - posiada charakterystyczny układ z trzema petlami, II z nich zawiera antykodon. W nici może nastąpić komplementarność co daje wrażenie podwójnej nici.
- rRNA - kwas rybosomalny

ANTYKODON to zestaw trzech nukleotydów których zadaniem jest rozpoznanie trzech nukleotyddów znajdujących się na mRNA, zwących się kodonem.

Replikacja - odbywa się w jądrze komórkowym, jest to inaczej namnażanie DNA, czyli z jednej cząsteczki tworzą się dwie nowe. Jeżeli każda nowa będzie zawierała jedną nić macierzystego DNA jest to replikacja semikonserwatywna. Replikacja wyczuwa specjalne białko sigma, które wyczuwa miejsce gdzie ma się odbyć replikacja. Enzym polimeraza DNA (enzym restrykcyjny) nacina mostki wodorowe w wyznaczonych miejscach DNA. Powstają widełki replikacyjne wzdłuż których wytwarzają się ciągle lub fragmentarycznie nowe nici DNA. Wszystkie nowo powstałe odcinki łączą w jedną całość enzymy ligazy.

Transkrypcja - jest to tworzenie cząsteczek RNa na wzorze DNA, choć może wystąpić sytuacja odwortna, tzn. na wzorze RNA oiwstaje DNA, jest to tzw. transkrypcja odwrotna, rzadko występuje w przyrodzie, zbadana jest u niektórych wirusów m.in. HIV, grypy. Transkrypcja przebiega wzdłuż jednej nici DNA, i nowo powstały odcinek RNA nazywa się transkryptem. Proces ten jest inicjowany przez gen promotor zbudowany z kilkudziesięciu par nukleotydów. Zezwala na inicjację transkrypcji, wówczas polimeraza RNA zależna od DNA wnika między nici DNA i nacina mostki wodorowe, tworząsię luźne odcinki DNA przy czym tylko wzdłuż jednej nici tzw. sensownej, będą się skupiały wolne nukleotydy znajdujące się w jądrze. Sekwencja nowo powstałych nukleotydów zgodna jest z zasadą komplementarnośc. Wszystkie nowo powstałe odcinki łączone są przez enzymy ligazy w jedną całość. Kwas RNA zawiera pełną informację genetyczną, na którą składają się dwa rodzaje tzw. sekwencji nukleotydów - egzony (kodujące) i introny (nie kodujące) . Musi on ulec tzw. obróbce potranskrypcyjnej, co doprowadzi do wycięcia intronów i zostawienia egzonów.

Kod genetyczny - zwany jest szyfrem życia, zawiera informacje o aminokwasowym składzie białek. Za opracowanie kodu uczeni Nirenberg i Kehonana otrzymali nagrodę Nobla. Kod jest trójkowy, co znaczy że 3 nukleotydy decydują o jednym aminokwasie. Kod genetyczny jest uniwersalny czyli jednakowy dla roślin, zwierząt, człowieka. Kod jest bezprzecinkowy a więc odczytywany bez przerwy, po kolei. Kod jest zdegenerowany, co oznacza że jeden aminokwas może być kodowany poprzez kilka trójek. Kod jest nierozchodzący, czyli odczytywany kolejnymi trójkami, wyjątek stanowią niektóre wirusy. W śród 64 trójek są tzw 3 nonsensowne, inaczej końcowe. Są to UAA, UGA oraz UAG, nie znajdują żadnego aminokwasu, natomiast trójka AUG tzw startowa rozpoczyna syntezę białka, koduje aminokwas - metiolinę. W kodzie genetycznym zaposana jest I rzędowa struktura białek.

Biosynteza - (translacja) zachodzi w rybosomaach, które znajdują się na błonie jądrowej lub na retikulum endoplazmatycznym lub retikulum plazmatycznym. Każdy rybosom składa się z dwóch podjednostek, które różnią się wielkością i stałą sedymentacji. Często rybosomy tworzą skupienia tzw. polirybosomy, inaczej polisomy. Przed biosyntezą następuje uaktywnienie cząsteczki tRNA, łączy się ona z ATP a następnie z określonym aminokwasem:

tRNA + ATP => acylotRNA + AMP => acylotRNA + aminokwas (metionina, alanina, glicyna i inne) => amino - acylo tRNA

Biosynteza składa się z trzech etapów:
I - inicjacja czyli połączenie mRNa i pierwszego tRNA niosącego metionine z małą i dużą podjednostką rybosomu
II - elongacja czyli tworzenie łańcucha polipeptydowego (białkowego)
III - terminacja - zakończenie syntezy białka na skutek pojawienia się nonsensownych trójek UAG, UAA, UGA.