Ugrás a tartalomhoz

Népegészségügyi genomika

Ádány Róza (2011)

Debreceni Egyetem

A DNS szerkezete

A DNS szerkezete

Genomok

A DNS kettős hélix szerkezetének megismerése, és ezen keresztül a genetikai információ megfejtése méltán tartható a 20. század második felének legnagyobb felfedezésének.

A felismerés gyakorlati haszna nemcsak a biotechnológia eredményein át vált rendkívüli értékké az ipar és mezőgazdaság számára, hanem a humán gyógyászatban is hatalmas lehetőségeket nyitott meg.

Magyar Tudomány, 2003/5 Ötvös László 50 éves a "kettős csavar"

http://www.kfki.hu/chemonet/osztaly/kemia/hargittai.html

A DNS kémiai összetevői

A DNS kémiai felépítésének alapegysége a nukleotid

  • foszfátot

  • deoxiribóz cukrot és

  • négy szerves bázisból egyet

A cukor és a bázis alkotta egység a nukleozid

deoxiadenozin, deoxiguanozin, deoxicitidin, deoxitimidin

A nukleotidok teljes kémiai neve:     rövidítése

deoxiadenozin 5’-monofoszfát, dAMP        - A

deoxiguanozin 5’-monofoszfát, dGMP        - G

deoxicitidin 5’-monofoszfát, dCMP             - C

deoxitimidin 5’-monofoszfát, dTMP             - T

DNS: A, T, G, C

RNS: A, U, G, C

A DNS: tárolja, átörökíti a genetikai információt, szabályozza a tulajdonságok kifejeződését .

1.1. ábra - A nukleinsavakat felépítő bázisok

A nukleinsavakat felépítő bázisok

A Chargaff szabályok (1955)

Az élőlényekből származó DNS-ekben a

pirimidin nukleotidok  (T + C) mennyisége egyenlő a

purin (A + G) nukleotidok mennyiségével.

A T mennyisége egyenlő az A-val, és C mennyisége egyenlő G-vel.

Azonban A + T és C + G mennyiségek nem feltétlenül egyenlők, azok aránya jellemző az élőlényre, amiből a DNS származik.

DNS kémiai szerkezete

A DNS kémiai szerkezete:

  • Pauling: 3 lánc szerkezet

  • Erősen savas környezetben H-hidak?

  • Kémiai melléfogás

  • Röntgendiffrakciós képek (R.Franklin és M.Wilkins, 1953

A röntgen diffrakcióval kapott adatok azt jelezték, hogy

- a molekula fonálszerű,

- a fonál két párhuzamos szerkezetből áll.

- egyenletes átmérőjű,

- spirál alakú

Hogyan illeszthető össze a DNS 4 alapvető alkotórésze: SPIRÁL SZERKEZET??

MODELL KÉSZÍTÉS

Két lánc modell valószínűbb: pl. kromoszóma duplikáció

Sejtek osztódása

Korábbi modell : HIBÁS

Új modell:

  • erős hidrogénkötések kapcsolják össze a bázisokat

  • az egyik szál szekvenciájából a másik automatikusan meghatározható

  • tökéletes komplementaritás

Watson és Crick 1953: „Megfejtettük az élet titkát„

Nem fogadták el rögtön közleményüket, végül a Nature folyóiratban 1953. április 26-án jelent meg.

Feloldotta az ellentétet a DNS 4 betűs szerkezete és a feltételezett információtároló képesség között. A biológia meghatározó fejlődésének mérföldkövének tekinthető.

A kettős spirál jellemzői

A kettős spirál jellemzői:

  • A nukleotidok szabályosan ismétlődő távolságokban egymás felett helyezkednek el.

  • A nukleotidok lapos molekuláinak síkja merőleges a szál hossztengelyére.

  • A DNS tér-modell két ellentétes polaritású, u.n. antiparallel szálból épül, érvenyesül a nukleotidokra a komplementaritás elve

  • A modell egyenletes átmérője a Chargaff  szabályok követésével biztosítható úgy, hogy purin bázissal pirimidin bázis áll szemben. Ezeket egymáshoz hidrogén hidak rögzítik.

  • A modellben a hidrofób bázisok belül, a hidrofil cukor és foszfát csoportok kívül helyezkednek el.

  • Minden bázispár egy purint, (A vagy G) és egy pirimidint,  (T vagy C) tartalmaz.

  • Az A-T párt 2, a G-C párt 3 hidrogénhíd stabilizálja.

  • Az antiparallel irányultság 5’-> 3’  irány adja.

A DNS szerkezete többféle formát vehet fel

  • Az élőlényekben és vizes oldatban a „B” forma a leggyakoribb, ebben a bázisok síkja majdnem merőleges a cukor-foszfát gerincre.

  • Dehidrált körülmények között egy tömörebb „A” forma jön létre, melyben a bázisok síkja megdől.

  • Hosszú GCGCGC.... ismétlődések a Z formát vehetik fel, amely balmenetes, zegzugos lefutású és megnyúlt.

    Fogalmak

    Genom : a sejten belüli DNS összessége(kromoszómán belüli és kivüli DNS)

    a biológiai információ tároló helye, mely tartalmazza azt információt ami szükséges ahhoz, hogy az előszervezet kialakuljon és az fenntartható legyen.

    Genomika: genom szekvenciájára vonatkozó adatállomány, új gének felfedezése, a géntérképezés, különböző fajokból, fajtákból származó genomok összehasonlítása, az új, gén alapú eljárások

    Gén: nukleinsav-szekvenciák

    fehérjék előállítása és működésük szabályozása

    molekuláris értelemben: a DNS olyan része (exon), amelyet a hírvivő RNS-be ír át a fehérjeszintézis során, annak egy részéből származó információ alapján készít fehérje molekulát

    Genotípus: a sejtben tárolt genetikai információ

    A humán genom, felépítése, szerkezete, nukleinsavak szerkezete.