Biologia - zagadnienia

JĄDRO KOMÓRKOWE
Jądro kieruje regeneracją, zawiera informację genetyczną, uczestniczy w procesach przekazywania cech dziedziczenia cech.
Funkcje:
Zawiera informację genetyczną, czyli inf. o budowie wszystkich białek jakie komórka jest w stanie wytworzyć, zakodowaną w DNA
Odpowiada za regenerację
Uczestniczy w dziedziczeniu cech; przekazuje inf. genetyczną w procesach podziału (mitoza, mejoza)
Kieruje biosyntezą białek
Decyduje o przebiegu wszystkich reakcji/procesów biochemicznych w komórce; jest nadrzędną strukturą
Budowa:
Zawiera większość materiału genetycznego komórki (genom jądrowy)
Najczęściej ma kształt kulisty
Wielkość: 0,5 do 600 mikrometrów (średnica)
Otacza je podwójna błona białkowo-lipidowa zwana inaczej otoczką jądrową lub kariodemną; zewnętrzna jest wysoce przepuszczalna; wewnętrzna jest błoną wybiórczą; zewnętrzna błona otoczki jądrowej jest przedłużeniem błon siateczki śródplazmatycznej, której kanały łączą się z przestrzenią około jądrową; w otoczce jądrowej znajdują się pory przez które odbywa się komunikacja jądra z pozostałymi elementami zawieszonymi w cytoplazmie
Wnętrze wypełnia karioplazma (sok jądrowy lub kariolimfa)-substancja będąca najbardziej uwodnionym składnikiem jądra
W karioplazmie znajduje się chromatyna, macierz jądrową, jąderka i RNA
Macierz jądrowa – sieć włókien białkowych utrzymujących chromatyną w ściśle określonym miejscu w jądrze.
Jąderka – zbudowane z białek i rRNA; są miejscem syntezy rybosomów.
Chromatyna – najważniejszy składnik jądra; skład: DNA, RNA(skł. przejściowy), białka histonowe (silnie zasadowe białka połączone z DNA), białka niehistonowe(enzymatyczne) katalizujące przemianę.
Eucaryota – królestwo organizmów jądrowych.
Procaryota – królestwo organizmów bezjądrowych.
Chromatyna: Heterochromatyna (skondensowana, nieaktywna genetycznie); Euchromatyna (luźna, aktywna genetycznie)
W czasie początkowych etapów podziału komórki dochodzi do kondensacji chromatyny i pozornego skrócenia DNA(ok.10 tys. razy), tworzą się chromosomy, które u eucaryota widoczne są tylko w czasie podziału komórki. Liczba chromosomów w komórce jest równa liczbie cząsteczek DNA wchodzących w skład danego genomu danego organizmu; jest zatem cechę gatunkową, a w każdej komórce ciała jest 46 chromosomów.
KWASY NUKLEINOWE
Kwasy nukleinowe są biopolimerami pełniącymi kluczową rolę nośnika inf. genetycznych dla wszystkich organizmów żywych i wirusów. Podstawową jednostką budulcową kwasów nukleinowych są nukleotydy. DNA jest biopolimerem, bo składa się z wielu nukleotydów.
Nukleotyd: [zasada azotowa,cukier]-nukleozyd, reszta kwasu. Kolejność nukleotydów w kwasach nukleinowych określana mianem sekwencji stanowi strukturalne podłoże kodu genetycznego na podstawie którego będą wytworzone białka.
3 nukleotydy=kodon
DNA zbudowane jest z dwóch łańcuchów polinukleotydowych biegnących w przeciwnych kierunkach(5’->3’; 3’->5’). Nici DNA wykazują polarność; skrajne nukleotydy nie są takie same. 5’ oznacza, że reszta fosforanowa połączona jest z piątym węglem deoksyrybozy. 3’ oznacza, że trzeci węgiel połączony jest z grupą OH zasady azotowej. Nici DNA są owinięte obok siebie i tworzą strukturą podwójnej helisy. Dwie nici utrzymują się razem dzięki wiązaniom wodorowym między tworzącymi pary komplementarnymi zasadami. Reszty cukrowe i fosforanowe ułożone są po zewn. stronie helisy i pełnią funkcje strukturalne. 3,2x109 nukleotydów->dł. helisy.
Kwas RNA – jest biopolimerem złożonym z nukleotydów. Nukleotyd: zasada azotowa, ryboza, reszta kwasu fosforowego. Cząsteczki RNA są jednoniciowe(rzadko tworzą się lokalne helisy).
Rodzaje RNA: mRNA[(matrycowe) buduje je do kilku tys. nukleotydów; robocza kopia DNA przenosząca inf. genetyczną dot. bud. białek z jądra na rybosomy]; rRNA[(rybosomowy) buduje je 120-4500 nukleotydów; wchodzi w skład rybosomów]; tRNA[(transportujący) buduje je 75-85 nukleotydów; podczas translacji doprowadza do rybosomu kolejne aminokwasy z cytoplazmy]; snRNA[(mały jądrowy) buduje je ok. 200 nukleotydów; bierze udział w splicingu, czyli wycinaniu sekwencji niekodujący w cząsteczce mRNA, w tym procesie bierze też udział ligaza(skleja)].
Reguła komplementarności – w helisie DNA zawsze na przeciwko adeniny jest tymina, a naprzeciwko cytozyny jest guanina. W lokalnych helisach w cząsteczce RBA zawsze naprzeciwko adeniny jest uracyl, a naprzeciwko cytozyny jest guanina.
Egzon- sekwencja połączona przez ligazę.
CYKL KOMÓRKOWY
W życiu każdej komórki można wyróżnić kilka faz związanych z różną zawartością DNA. Przebieg tych faz to cykl komórkowy.
M-faza podziału komórki macierzystej(zachodzi cytokineza i kariokineza). G1-wzmorzona synteza białek wchodzących w skład różnych organelli komórkowych oraz synteza enzymów; komórka rośnie, zwiększa się jej masa i objętość; dominują procesy anaboliczne. S-komórka podwaja swój materiał genetyczny. G2-najkrótsza faza, przygotowuje do podziału, synteza białek wrzeciona podziałowego. Interfaza-stadium między podziałami, w jej skład wchodzą gazy G1, S, G2.
REPLIKACJA
Replikacja-uwertura do podziału komórki; podwojenie materiału genetycznego w jadrze komórki macierzystej. Jest to faza S cyklu kom. W procesie uczestniczą enzymy: polimeraza DNA, helikaza(jej zad. jest rozplątanie helisy, przecięcie wiązań wodorowych), topoizomeraza(niweluje skręcenia by nie tworzyły się helisy lokalne), ligaza(łączy fragmenty Okazaki na nici opóźnionej DNA). Miejsce startu=miejsce ori.
Fazy:
Inicjacja - kompleks enzymatyczny rozpoznaje w DNA specyficzne miejsca zwane miejsca ORI. Działają helikazy i topoizomerazy, powstają widełki translacyjne.
Elongacja – dochodzi do kopiowania rodzicielskich łańcuchów polinukleotydowych. Głównym enzymem fazy jest polimeraza DNA, która przyłącza komplementarne nukleotydy do nici macierzystych. Ułożenie nici w helisie jest antyrównoległe, a synteza DNA zachodzi wyłącznie w kierunku 5’->3’, dlatego tylko jedna nić rodzicielska może być kopiowana w sposób ciągły(nić prowadząca). Druga nić zwana nicią opóźnioną kopiowana jest w postaci krótkich fragmentów okazaki. Te fragmenty łączy potem ligaza.
Terminacja – kompleks enzymatyczny prereplikacyjny ulega przekształceniu w kompleks postreplikacyjny, który traci zdolność inicjowania procesu syntezy DNA.
Replikacja ma charakter semikonserwatywny(półzachowawczy). Oznacza to, że do każdej nici macierzystej zostaje dobudowana nić potomna. Nowopowstałe helisy skł. się w połowie z nici starej(matrycowej)i nowej nici nowozsyntezowanej(potomnej).
Telomery- zakończenia chromosomu i DNA. Zawierają krótkie sekwencje nukleotydowe charakterystyczne dla danego gatunku. Każdy podział komórki powoduje skrócenie dł. telomerów. Są one licznikami podziału. Gdy są za krótkie komórka się nie dzieli.
TRANSKRYPCJA
Zachodzi w jądrze kom., jest to enzymatyczna synteza RNA na matrycy nici DNA. Głównym enzymem transkr. jest polimeraza RNA zależna od DNA. W wyniku transkrypcji powstają mRNA ,tRNA i rRNA. U eucaryota każdy gen ma swój promotor i jest transkrybowany oddzielnie. U procaryota kilka genów położonych liniowo może mieć wspólny promotor.
Fazy:
Inicjacja – polimeraza RNA odnajduje rejon promotorowy na helisie DNA o dł. kilkudziesięciu nukleotydów. Tuż za promotorem zaczyna się transkrypcja. W miejscu startu dochodzi do rozplecenia helisy(działają helikazy), powstaje bąbel transkrypcyjny o dł. kilkunastu nukleotydów.
Elongacja – polimeraza RNA przyłącza komplementarne nukleotydy(5’->3’) tylko do jednej nici helisy(nici transkrybowanej).
Terminacja – proces kończy się, gdy polimeraza RNA dotrze do sekwencji kończącej stanowiącej sygnał zakończenia procesu. Synteza nici RNA zostaje zakończona. Kompleks DNA-RNA rozpada się, a helisa ponownie się splata.
Obróbka potranskrypcyjna: RNA po transkrypcji nie ma ostatecznej struktury funkcjonalnej(zawiera introny-sekw. niekodujące i egzony-sekw. kodujące). Splicing polega na wycięciu intronów i połączenia egzonów przy udziale ligazy. Dopiero po obróbce RNA opuszcza jądro kom. Opuszcza je też mRNA, tRNA, rRNA.
TRANSLACJA
Proces biosyntezy białek wymaga obecności rybosomy(rRNA), matrycy(mRNA), tRNA, aminokwasów, enzymów; ATP(adenozyno trójfosforan)-uniwersalny nośnik energii, która jest przechowywana w mitochondriach(centra energetyczne kom.).
Odpowiednie aminokwasy mogą być kodowane przez kilka kodonów(kilka kodonów->różne cząsteczki tRNA). Translacja przebiega w cytoplazmie kom. w obszarze siateczki śródplazmatycznej szorstkiej(z rybosomami).
Fazy:
Inicjacja – łączą się podjednostki rybosomy(mniej. z więk.), dołącza mRNA w taki sposób, że trójka startowa AUG(pierw. kodon na nRNA) znajduje się dokładnie w miejscu P rybosomy. Naprzeciwko AUG dołącza tRNA z aminokwasem metioniną(jego antykdon jest komplementarny do kodonu na nRNA).
Elongacja – rozpoczyna się w wolnym miejscu akceptorowym(A) rybosomy, gdy pojawia się tam kolejny tRNA z aminokwasem. Pomiędzy aminokwasami powstaje wiązanie peptydowe(grupa karboksylowa 1 aminokwasu i grupa aminowa 2 aminokwasu). W miejscu P pozostaje wolny tRNA, który po krótkim czasie wraca do cytoplazmy. Rybosom przesuwa się o 1 kodon i tRNA Met-Glu z miejsca A wchodzi w miejsce P.W wolnym miejscu A pojawia się kolejny tRNA z aminokwasem(Proliną). Powstało wiązanie peptydowe. W wyniku przesunięcia rybosomy o 1 kodon tRNA Met-Glu-Pro z miejsca A do miejsca P. Miejsce to jest znowu wolne.
Terminacja – gdy w miejscu A pojawi się kodon terminacyjny(na mRNA) proces syntezy białek się kończy.
Kodony terminacyjne: UAA, UGA, UAG.
Nie ma takiego tRNA, który miałby komplementarny kodon do kodonu termanicyjnego. Nowopowstały łańcuch polipeptydowy (białkowy) odłącza się od rybosomy, a ten dysocjuje na podjednostki. Translacja ulega zakończeniu. Obecny w rybosomie rRNA katalizuje wytworzenie wiązań peptydowych. Rybosom jest rybozymem.
KOD GENETYCZNY
To sposób zapisu budowy łańcucha białkowego(kolejności aminokwasów) w budowie DNA(kolejności nukleotydów).
Cechy:1.uniwersalny(ta sama tabela kodów u wszystkich organizmów)2.trójkowy(kodon oznacza jeden aminokwas)3.bezprzecinkowy(między kolejnymi kodonami nie ma znaków przecinkowych)4.zdegenerowany(kilka kodonów może oznaczać ten sam aminokwas)5.kolinearny(kolejność kodonów w cząsteczce mRNA dokładnie odpowiada kolejności aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym)6.niezachodzący(odcinek AUGGAACCU będzie odczytany jako 3 kolejne kodony).