materialy_dla_uczniow

Lekcja 1,2,3
Temat: Budowa komórek Procaryota i Eucaryota
Temat: Chemiczna budowa świata: od atomu do związku chemicznego.
Tematy: Budowa DNA i RNA (rodzaje RNA)
Omówienie:
1.Przypomnienie budowy komórki eucaryota i procaryota, ich podstawowe cechy
2.Rozważenie zależności rozmiaru genomów od potrzeb komórek
3.Komórkowy cyberświat
4.Struktura informacji genetycznej
wiązania chemiczne i oddziaływania międzycząsteczkowe
5.DNA:
-nukleotyd DNA
-związki chemiczne tworzące nukleotyd DNA
-cząsteczka dwuniciowa, helisa
6.RNA
-nukleotyd RNA
-pojedyncza nić
Genom procaryota: Są to koliste cząsteczki DNA, tzw. genofor, zatopiony w zagęszczonej białkami
cytoplazmie tworzącej nukleoid, w których zakodowana jest informacja niezbędna do samodzielnego
życia (np. u E. coli zawiera 4,6 mln par zasad i ok. 5000 genów)
Plazmid: niezależnie replikująca kolista struktura poza genomowego DNA niosąca informacje
dodatkowe dotyczące oporności na antybiotyki, zjadliwości szczepu itd
Genom eucaryota: Materiał genetyczny tworzy większa liczba cząsteczek DNA, upostaciowana w
chromatynę, widoczna w momencie kondensacji jako poskręcane chromosomy np. u człowieka
występuje 3500 mln par zasad i 30 000 genów.
Niektóre geny występują w wielu kopiach.
Chloroplasy i mitochondria maja własne DNA w postaci małej kolistej cząsteczki (jak u procaryota) oraz własne
rybosomy o budowie rybosomów bakteryjnych, co świadczy o ich pochodzeniu od procatyota i endosymbiozie
na wczesnym etapie ewolucji
Budowa atomu
Wiązania atomowe
Oddziaływania chemiczne:
Budowa cząsteczki DNA: w skład nukleotydu DNA wchodzą
a) cukier Deoksyryboza (pentoza)
b) kwas fosforowy H3PO4
c)zasady azotowe:
Budowa RNA:
cukier ryboza
Cytozyna , Tymina,Adenina i Guanina są w podwójnej helisie DNA
Cytozyna , Uracyl, Adenina i Guanina w pojedynczej nici RNA
Połączenie poszczególnych cząsteczek w nukleotydzie i w nici DNA:
Między cząsteczką cykru, a fosforanem wystepują wiązania
atomowe (trwałe)fosfodiestrowe, podobnie jak między cząsteczką
cukru a zasadą azotową(N- glikozydowe)
Między przeciwległymi zasadami azotowymi (zasada
komplementarnośi) wystepuja nietrwałe oddziaływania cząsteczkowe w postaci wiązań wodorowych
nukleotyd
Zasada komplementarności:
oddziaływania wodorowe pomiędzy
dwiema przeciwległymi zasadami
azotowymi zgodnie z regułą na
rysunku
Rodzaje cząsteczek RNA:
1. mRNA - matrycowy, informacyjny lub inaczej przekaźnikowy RNA (z ang. messenger RNA)-w
niezrozumiałym dla komórki języku
Tworzony jest w procesie transkrypcji (przepisania informacji z DNA na mRNA), jako cząsteczka
komplementarna do nici wiodącej DNA. Jego funkcją jest przenoszenie do aparatu translacyjnego zakodowanej
informacji genetycznej. Po połączeniu się z rybosomem pełni on zatem funkcję matrycy wyznaczającej
kolejność aminokwasów w budowanym białku.-tłumaczenie danych z matrycowego RNA na język białek
zrozumiały dla komórki)
2. tRNA - transportujący, transferowy RNA (ang. transfer RNA)
Cząsteczka ta zbudowana jest z 76- nukleotydowego, pojedynczego łańcucha przybierającego
charakterystyczny kształt liścia koniczyny. Pośrodku każdej cząsteczki tRNA znajduje się tzw. pętla
antykodonowa, determinująca rodzaj transportowanego aminokwasu. determinuje zatem przyłączanie
właściwego aminokwasu do powstającego polipeptydu.
3. Rybosomy
Synteza białka (tłumaczenie na język zrozumiały przez komórkę) przebiega na rybosomach, czyli dużych,
składających się z dwóch podjednostek zespołach rybonukleoproteinowych. . Zwykle są nietrwale związane z
błonami szorstkiego retikulum endoplazma tycznego. Mniejsza podjednostka wiąze się z mRNA, większa
przyjmuje cząsteczki tRNA oraz przeprowadza reakcję łączenia się ze sobą aminokwasów w łańcuszek
peptydowy (tworzy się białko).Inne rRNA u procaryota,w mitochondriach i chloroplastach, a inne w
cytoplazmie i jądrze eucaryota
REPLIKACJA:
- obejmuje obydwie nici,
-Polega na przepisywaniu informacji genetycznej z DNA na DNA i odbywa się w obrębie
jądra komórkowego.
-Aby proces replikacji mógł się rozpocząć musi być obecnych szereg czynników
enzymatycznych:
a)polimeraza DNA dołączająca nowe nukleotydy,
b)wolne nukleotydy A, T, G, C,
c)enzym rozplatający nici DNA- helikaza,
d)enzym wytwarzający (syntetyzujący primery- startery)
e) enzym wycinający startery
f) enzym – ligaza sklejający fragmenty DNA
W miejscu inicjacji replikacji tworzy się małe oczko , które staje się powiększającymi się
widełkami replokacyjnymi.
W oczko wnika enzym helikaza i rozplata nici
Drobne białka stabilizujące przyklejają się do rozplecionych nici i zabezpieczaja je przed
ponownym skręceniem
Na przeciwległych , rozplatanych niciach dołączają się primery, które komplementarnie
rozpoznają sekwencje startowe. W całym DNA takich sekwencji jest wiele, więc replikacja
genomu rozpoczyna się jednocześnie w wielu miejscach.
Do zsyntetyzowanych starterów może dołączyć się enzym POLIMERAZA DNA, która
tworzy nową nić łącząc wolne nukleotydy do siebie zgodnie z wzorcem na niciach
macierzystych (zasada komplementarności)
Polimeraza DNA przesuwa się wzdłuż nici, aż dojdzie do jej końca , lub napotka kolejne
widełki replikacyjne.
Matryca jest odczytywana w kierunku 3' → 5',
a nowa cząsteczka DNA powstaje w kierunku 5' → 3'.
Na rysunku w prawo i lewo cały czas rozsuwają się prawe i lewe widełki replikacyjne
zwiększając powierzchnię replikacji. Na każdych widełkach powstają fragmenty Okazaki
(nić opóźniona ) oraz ciągła nić wiodąca. Czyli oczko replikacyjne zawiera tak jakby 2
widełki i tym samym od środka syntetyzowane sa w prawo na dole i w lewo na górze 2 nici
wiodące. Jest to związane ze zdolnościa polimerazy do pracy tylko w kierunku 5’-3’, na nici
odczytywanej w kierunku 3’-5
łączenie się widełek replikacyjnych
Kołowy zapis modelu odczytywania
kodonów mRNA pierwsza litera od
środka.
Chromatyna – włóknista substancja występująca w jądrze komórkowym, zbudowana z DNA,
histonów, RNA i niehistonowych białek. Stanowi główny składnik chromosomów. W czasie
mitozy w wyniku kondensacji chromatyny powstają z niej chromosomy mitotyczne.
Chromatyna bierze udział w transkrypcji i replikacja DNA. Dzielimy ją na:
- Euchromatynę – to rozluźniona forma chromatyny. Zawiera głównie geny aktywne
transkrypcyjnie. W wyniku kondensacji euchromatyny dochodzi do powstania chromatyny
zwartej (heterochromatyny), która w okresach wzmożonej aktywności transkrypcyjnej może
ponownie przekształcać się (dekondensować) w chromatynę luźną (cykliczna kondensacja i
dekondensacja). Replikowana we wczesnej fazie S.
- Heterochromatynę – stanowi około 10% całej chromatyny. W komórkach ssaków
znajdowana jest głównie wokół centromeru i przy końcach chromosomów. Jest najbardziej
skondensowaną formą chromatyny w jądrze interfazowym. Jest nieaktywna genetycznie, tzn.
chwilowo lub na stałe niewykorzystywana w procesie transkrypcji.
CYKL KOMÓRKOWY:
Faza G1 :Pierwsza faza interfazy, wzmożona synteza białek
budulcowych i enzymatycznych, synteza RNA (faza wzrostu komórki).
Faza S :Następuje w niej replikacja DNA (w jądrze komórkowym) i
synteza histonów w cytoplazmie, oraz podwojenie chromosomów
(które pozostają niewidoczne, zdekondensowane).
Faza G2 :Synteza białek potrzebnych m.in. do syntezy wrzeciona
podziałowego, podwojenie centrioli w komórkach zwierzęcych (faza
przygotowania do podziału)
Faza G0 : odnosi się niekiedy zarówno do komórek w fazie spoczynku,
jak i komórek starzejących się. Nie dzielące się komórki u
wielokomórkowych organizmów eukariotycznych generalnie wchodzą
w fazę G0 z fazy G1 i mogą pozostawać w tej fazie spoczynkowej
przez długi okres czasu, możliwe że i na zawsze, jak to często bywa w
przypadku neuronów. Jest to bardzo powszechne wśród komórek, które
są w pełni zróżnicowane.
Chromosomy (skondensowane )
Budowa chromosomu
Film płytka uczniowska!
Faza M :Relatywnie krótka faza M obejmuje podział komórki (mitozę)
i podział cytoplazmy (cytokinezę). U roślin i glonów cytokinezie
towarzyszy wytworzenie ściany komórkowej