Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Nukleinsyrer og proteinsyntese Pensum: Solomon&Fryhle kap. 25 Pensum: Hele kapitlet.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Nukleinsyrer og proteinsyntese Pensum: Solomon&Fryhle kap. 25 Pensum: Hele kapitlet."— Utskrift av presentasjonen:

1 Nukleinsyrer og proteinsyntese Pensum: Solomon&Fryhle kap. 25 Pensum: Hele kapitlet

2 Chapter 252  Introduksjon  Deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA) er molekylene som bærer den genetiske informasjonen i cellene  DNA er det molekylære arkivet for proteinsyntese  RNA molekyler transkriberer og oversetter informasjonen fra DNA så den kan bli brukt for å styre proteinsyntese  DNA er sammensatt av to polymer-kjeder som holdes sammen av hydrogenbindinger  Dets overordnede struktur er som en vridd stige  Sidene av stigen er alternerende sukker og fosfatgrupper  Trinnene i stigen er hydrogenbundede par av heterosykliske aminbaser

3 Chapter 253  DNA polymere er svært lange molekyler  DNA er krøllet og pakket inn i 23 kromosomer som igjen er pakket inn i cellekjernen  Rekkefølgen av de heterosykliske aminbasene i DNA koder for den genetiske informasjonen som er nødvendig for å syntetisere proteiner  Bare 4 forskjellige baser blir brukt for å kode i DNA  En del av DNA som koder for et spesifikt protein kalles et gen  Settet av all genetisk informasjon som kodes av DNA kalles organismens genom  Settet av alle proteiner som blir kodet for i genomet i en organisme og som uttrykkes til en gitt tid er et proteom  Rekkefølgen av det humane genomet gir verdifull informasjon om organismens helse  Eksempel: Et skjematisk kart av gener på kromosom 19 som er knyttet til sykdom

4 Chapter 254  Nukleotider og nukleosider  Mild degradering av nukleinsyrer gir monomere enheter kalt nukleotider  Videre hydrolyse av nukleotider gir:  En heterosyklisk amin base  D-ribose (fra RNA) eller 2-deoksyy-D-ribose (fra DNA); begge er C5 monosakkarider  Et fosfat jon  Den heterosyliske basen er bundet av en  N-glykosidisk binding til C1’ av monosakkaridet  Eksempler: En generell struktur av et RNA nukleotid (a) og adenylsyre (b)  Et nukleosid er et nukleotid uten fosfatgruppen  ET nukleosid av DNA inneholder 2-deoxy-D-ribose og en av de følgende 4 baser

5 Chapter 255  Et nukleosid av RNA inneholder sukkerenheten D-ribose og en av de fire basene adenin, guanin, cytosin eller uracil

6 Chapter 256  Nukleosider som finnes i DNA

7 Chapter 257  Nukleosider som finnes i RNA

8 Chapter 258  Nukleotider kan navngis på mange måter  Adenylsyre kalles vanligvis AMP (adenosin monofosfat)  Den kan også kalles adenosin 5’-monofosfat eller 5’-adenylsyre  Adenosin trifosfat (ATP) er et viktig molekyl som energireservoar  Molekylet 3’,5’-syklisk adenylsyre (syklisk AMP) er en viktig regulator av hormonaktivitet  Dette molekylet biosyntetiseres fra ATP av enzymet adenylat syklase

9 Chapter 259  Laboratoriesyntese av nukleosider og nukleotider  Silyl-Hilbert-Johnson nukleosidering  En N-bensoyl-beskyttet base reagerer med et bensoyl-beskyttet sukker i nærvær av tinnklorid og BSA (et trimethylsilylerings-reagens)  Trimethylsilyl-beskyttelsesgrupper blir fjernet med vandig syre i det andre trinnet  Bensoyl-gruppene kan fjernes med base

10 Chapter 2510  Unaturlige nukleotid-derivater kan syntetiseres fra nukleosider som har en substituerbar gruppe på den heterosykliske ringen

11 Chapter 2511  Dibensyl fosfokloridat er et fosforyleringsreagens for omdannelse av nukleosider til nukleotider  5’-OH blir fosforylert selektivt hvis 2’- and 3’-OH gruppene er beskyttet

12 Chapter 2512  Deoksyribonukleinsyre: DNA Primær struktur  Monomer-enhetene, nukleinsyrene er nukleotider  Nukleotidene er bundet sammen med fosfatester bindinger  Ryggraden i nukleinsyrer består av alternerende fosfat- og sukkergrupper  Heterosykliske baser er bundet til ryggraden på hver sukkerenhet  Rekkefølgen av baser utgjør koden I den genetiske informasjonen  Rekkefølgen av baser blir alltid spesifisert fra 5’ enden av nukleinsyren

13 Chapter 2513 Sekundær struktur  Sekundærstrukturen av DNA ble foreslått av Watson and Crick i 1953  E. Chargaff bemerket at i DNA var prosentandelen av pyrimidin baser tilnærmet lik prosentandelen av purin baser  Molprosenten av adenin er nesten lik den for tymin  Molprosenten av guanin er nesten lik den for cytosin  Chargaff observerte også at forholdet mellom A and T versus G og C varierte mellom artene men forholdet er det samme for forskjellig vev i den samme organismen

14 Chapter 2514  Røntgen krystallografiske data viste bindingslengder og vinkler for purin og pyrimidin baser  Røntgen data viste også at DNA hadde en lang repetisjons-avstand (34 Å)  Basert på disse data, foreslo Watson og Crick den doble heliks modellen for DNA (neste side)  To nukleinsyre-kjeder holdes sammen ved hydrogenbindinger mellom basene i motstående kjede  Dobbel-kjeden er tvunnet som en heliks  Hver sving i heliksen er 34Å lang og involverer 10 suksessive nukleotid-par  Hvert basepar må involvere en purin og en pyrimidin for å oppnå riktig avstand mellom sukker-fosfat ryggraden  Base-paring kan forekomme bare mellom tymin og adenin, eller cytosin og guanin; T – A og C – G  ingen andre paringer har det optimale mønster av hydrogenbinding eller ville tillate at avstanden mellom sukker-fosfat ryggraden å bli regelmessig

15 Chapter 2515

16 Chapter 2516  Spesifikk paring av baser betyr at de to kjeder av DNA er komplementære  Hvis man kjenner rekkefølgen av en kjede, kjenner man også rekkefølgen av den andre kjeden

17 Chapter 2517 Replikasjon av DNA (se neste side)  DNA kjeden begynner å folde seg ut like før celledeling  Komplementære kjeder dannes langs hver kjede (vi sier at hver kjede fungerer som et templat for en ny kjede)  To nye DNA molekyler er resultatet; en kjede går til hver datter- celle

18 Chapter 2518

19 Chapter 2519  RNA og proteinsyntese  “The central dogma of molecular genetics”  Et gen er den del av et DNA molekyl som koder for ett protein  Proteiner har mange kritiske funksjoner, f.eks. katalyse, struktur, bevegelse, celle- signalering, immunrespons osv.  DNA befinner seg i cellekjernen og proteinsyntese skjer i cytoplasma  Transkripsjon av DNA til messenger RNA (mRNA) skjer i kjernen  mRNA diffunderer til cytoplasma og det skjer en translasjon til proteiner ved hjelp av to andre former for RNA: ribosomalt RNA (rRNA) og transfer RNA (tRNA)

20 Chapter 2520 Transkripsjon: Syntese av Messenger RNA (mRNA)  I kjernen blir et DNA molekyl delvis “pakket ut” for å eksponere en del korresponderende til minst ett gen  Ribonukleotider med komplementære baser samler seg langs DNA enkeltkjeden  Base-paring er den samme i RNA, bortsett fra at i RNA tymin erstattet av uracil  Ribonukleotider blir koblet til en kjede av mRNA av enzymet RNA polymerase

21 Chapter 2521  Et intron (intervening sequence) er et segment av DNA som blir transkribert til mRNA men blir ikke brukt til noe når et protein blir uttrykt  Et exon (expressed sequence) er et segment i DNA genet som blir uttrykt  Hvert gen inneholder vanligvis mange introner og exoner  Introner blir utskilt fra mRNA etter transkripsjon

22 Chapter 2522 Ribosomer - rRNA  Protein syntese blir katalysert i cytoplasma av ribosomer  Et ribosom består av tilnærmet 2/3 av RNA og 1/3 protein  Et ribosom er et ribozym (en reaksjons-katalysator, eller enzym som består av ribonukleinsyre)  Et ribosom har 2 store under-enheter  30S under-enheten binder mRNA som koder for proteinet som skal oversettes  50S under-enheten katalyserer dannelse av amidbindingen i proteinsyntesen  Overføring av en aminosyre til den voksende peptidkjeden blir hjulpet av syre-base katalyse som involverer et adenin i 50S under-enheten  Se figur 25.14, side 1238 (Den mekanismen skal ikke pugges)

23 Chapter 2523 Transfer RNA (tRNA)  Transfer RNA (tRNA), som er spesifikk for hver aminosyre, transporterer aminosyrer til komplementære bindingssteder på mRNA som er bundet til ribosomet  Mer enn ett tRNA koder for hver aminosyre  tRNA er sammensatt av et relativt lite antall nukleotider hvis kjede er foldet til en struktur med flere looper  En arm av tRNA avslutter alltid i sekvensen cytosin-cytosin-adenin, og det er her aminsyren blir tilknyttet  PÅ en annen arm blir en rekke av tre baser kalt anticodon, som binder seg til det komplementære codon på mRNA  Den genetiske koden for mRNA er vist på neste side  Strukturen på et tRNA molekyl er vist i fig , på side 1240

24 Chapter 2524 Transfer RNA (tRNA)

25 Chapter 2525

26 Chapter 2526 Den genetiske kode  Den genetiske kode er basert på tre-base rekkefølger i mRNA  Hver tre-base rekkefølge korresponderer til en spesiell aminosyre  Det faktum at tre baser brukes for å kode for hver aminosyre gir unikhet i den overordnede koden og i start og stoppsignaler  N-formyl metionin (fMet) er den første aminosyren som bygges inn i bakterielt protein og synes å være start signalet  fMet blir fjernet fra proteinkjeden før dets syntese er fullført

27 Chapter 2527 Oversettelse (translation)  Oversettelse er rett og slett peptidsyntese ved hjelp av et ribosom ved å bruke en kode fra et mRNA  Følgende trinn er et eksempel (se figur på neste side):  Et mRNA binder seg til et ribosom  Et tRNA med anticodonet for fMet binder seg til fMet codonet på mRNA  Et tRNA med anticodon UUU bringer et lysin residu til AAA mRNA codonet  50S ribosomet katalyserer dannelse av amidbinding mellom fMET og lysin  Ribosomet beveger seg nedover mRNA-kjeden til det neste codonet (GUA)  Et tRNA med anticodon CAU bringer et valin residu  Ribosomet katalyserer amidbinding mellom lysin og valin  Ribosomet beveger seg nedover langs mRNA-kjeden og prosessen fortsetter, f.eks. med tRNA for fenylalanin-binding til ribosomet  Et stoppsignal nåes og ribosomet separeres fra mRNA  På dette tidspunktet separeres også polypeptidet også fra ribosomet  Polypeptidet begynner å innta sin sekundære og primære struktur mens det blir syntetisert  Mange ribosomer kan oversette det samme mRNA molekylet samtidig  Proteinmolekylet syntetiseres bare når det er behov for det  Regulatormolekyler bestemmer når og hvis et spesielt protein blir uttrykt, dvs. syntetisert

28 Chapter 2528

29 Chapter 2529 Bestemmelse av baserekkefølgen i DNA  Kjede-termineringsmetoden (Dideoksynukleotide)  DNA molekyler blir kopiert på en slik måte at en serie av delvise kopier blir generert; hver DNA-kopi er forskjellige i lengde bare med en base  Tilfeldig kjede-terminering blir gjort ved å “forgifte” en kopieringsreaksjon med en lav konsentrasjon av 2’3’-dideoxynucleotides – (mangler den 3’-OH-gruppen som normalt danner binding til neste nukleotid)  Kjede forlengelse blir umulig ved deres 3’posisjon  2’3’-dideoksynucleotidenemerkes med kovalent tilknyttet fluorescens fargestoffer, med hver farge representer sin basetype  De delvise kopiene blir så separert i henhold til lengde på kjeden ved kapillær- elektroforese  Den terminale basen på hver DNA enkeltkjede blir så detektert ved sin spesifikke farge ved laser-indusert fluorescens når hver enkelt DNA passerer detektoren  Et 4-fargers kromatogram blir generert (se figur 25.17, side 1246)

30 Chapter 2530  Automatisering av “high-throughput ‘dideoxy’” sekvensbestemmelse muliggjorde fullføringen av Det Humane Genom Prosjektet ved 50-års feiringen av Watson og Crick’s utledning av strukturen til DNA i 2003

31 Chapter 2531 Laboratoriesyntese av DNA  Fastfase metoder for laboratoriesyntese av DNA likner på de som brukes for laboratoriesyntese av proteiner  Fastfasen er ofte glass med kontrollert porestørrelse (CPG)  Beskyttelse/blokkeringsreagenser er nødvendig (f.eks. dimetoksytrityl og  - cyanoetyl grupper)  Et koblingsreagens (1,2,3,4-tetrazol) brukes for å knytte sammen de beskyttede nukleotider

32 Chapter 2532

33 Chapter 2533 Polymerase kjedereaksjon (PCR)  PCR er en ekstremt enkel og effektiv metode for å eksponentielt multiplisere (forsterke) antall kopier av et DNA molekyl.  PCR kan begynne med et molekyl og gi 100 milliarder kopier på en kveld  Nobelprisen ble gitt til K. Mullis i 1993 for PCR oppfinnelsen  PCR trenger:  En prøve av det DNA som skal kopieres  Enzymet DNA polymerase  En kort ‘primer’ kjede komplementær til templat DNAet  Et forråd av A, C, G, og T nukleotid trifosfat monomere  Et enkelt apparat for termisk kontroll under reaksjons sekvensen  PCR prosessen kan oppsummeres som vist på de neste 2 sidene

34 Chapter 2534

35 Chapter 2535


Laste ned ppt "Nukleinsyrer og proteinsyntese Pensum: Solomon&Fryhle kap. 25 Pensum: Hele kapitlet."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google