Creeaza.com - informatii profesionale despre


Evidentiem nevoile sociale din educatie - Referate profesionale unice



Acasa » referate » biologie
TRANSMITEREA INFORMATIEI EREDITARE

TRANSMITEREA INFORMATIEI EREDITARE



TRANSMITEREA INFORMATIEI EREDITARE

Informatia genetica, necesara pentru sinteza diferitelor proteine si realizarea caracterelor fenotipice, se transmite din generatie in generatie, in doua etape:

- sinteza unor molecule de ADN identice cu molecula initiala prin replicare semiconservativa, care dubleaza cantitatea de ADN;

- distribuirea completa, egala si exacta a materialului genetic dublat, prin diviziunea celulara.

Ambele procese sunt supuse unor controale riguroase si se realizeaza de obicei cu mare exactitate, asigurand astfel stabilitatea proceselor ereditare. Ele pot suferi insa si erori; daca lipsesc mijloacele eficiente de reparare a acestor erori, ele pot avea consecinte importante la descendenti, determinand boli.



1. REPLICAREA ADN

Asa cum au intuit Watson si Crick (1953), mecanismul replicarii este sugerat de complementaritatea catenelor polinucleotidice din dublul helix ADN: fiecare catena serveste drept matrita pentru formarea unei catene noi (fig. 1).

In esenta, molecula de ADN se despiralizeaza si cele doua catene se separa prin ruperea legaturilor de hidrogen dintre bazele complementare (asemanator deschiderii unui fermoar), formand o structura de forma literei Y, numita furca de replicare. Fiecare catena actioneaza ca matrita (tipar) pentru aranjarea complementara, in sensul 5’→3’ a dezoxiribonucleotidelor activate, care vor fi polimerizate sub actiunea ADN-polimerazei. Astfel, molecula dublu catenara de ADN formeaza doua molecule noi, identice atat intre ele cat si cu molecula parentala; fiecare molecula este formata dintr-o catena „veche” si o catena nou-sintetizata, procesul de sinteza al ADN fiind astfel numit replicare semiconservativa.

Replicarea ADN este mai bine cunoscuta la procariote, dar mecanismul de baza este similar si la eucariote. Replicarea ADN la celulele animale este mult mai complexa datorita dimensiunii foarte mari a genomului, fragmentarii in cromozomi, asocierii cu proteine in nucleozomi si condensarii. De aceea, procesul implica numeroase interactiuni intre proteine si intre acestea si ADN.

1.1. Elemente implicate in replicarea ADN

(1) Dezoxiribonucleotide activate (dezoxiribonucleozide trifosfat - dNTP): dezoxiadenozintrifosfat (dATP), dezoxiguanozintrifosfat (dGTP), dezoxicitidintrifosfat (dCTP) si dezoxitimidintrifosfat (dTTP). Ruperea legaturilor fosfat macroergice dintre fosfatii si elibereaza doua grupuri fosfat si formeaza dezoxiribonucleotide activate.

(2) Matrita (tipar) este reprezentata de fiecare catena parentala de ADN.

(3) Enzimele care catalizeaza sinteza de ADN sunt numite ADN-polimeraze. La om au fost identificate cinci ADN-polimeraze, notate α, β, γ, δ si ε; replicarea ADN nuclear este realizata de ADN-polimeraza δ, enzima majora a replicarii si ADN-polimeraza α; ADN-polimeraza γ realizeaza replicarea ADN mitocondrial, iar ADN-polimerazele β si ε sunt implicate in repararea ADN.

(4) ADN-helicazele catalizeaza desfacerea dublului helix de ADN (folosind energie rezultata din ruperea legaturilor fosfat macroergice) si elibereaza monocatenele matrita. Helicazele actioneaza in puncte specifice numite origini de replicare, asigurand apoi inaintarea furcii de replicare prin ruperea legaturilor de hidrogen, despiralizarea si deschiderea moleculei, pentru a deveni accesibila diferitelor proteine ale replicarii.

(5) Proteinele de replicare A (RPA), numite si proteine de legare a monocatenelor ADN sau proteine SSBP (single-strand binding protein) mentin separate cele doua catene desfacute de helicaze; SSBP se fixeaza la monocatenele ADN si impiedica reimperecherea bazelor, deci respiralizarea.

(6) ADN-topoizomerazele I si II Despiralizarea dublului helix fara rotatia acestuia creaza in aval de furca de replicare niste superhelixuri (asemanator separarii bruste a firelor rasucite dintr-o franghie); topoizomerazele rup legaturile fosfodiester la nivelul uneia (topizomeraza I) sau a ambelor catene (topizomeraza II), produc rotatia libera a capetelor helixului si apoi resudarea lor; in acest fel topoizomerazele detensioneaza (relaxeaza) molecula de ADN.

(7) Primaza este o ARN-polimeraza specifica implicata in sinteza primerului si replicarea catenei „intarziate”. ADN-polimerazele nu pot initia replicarea, o pot doar continua. Astfel, sub actiunea primazei se sintetizeaza primerul, un fragment scurt de ARN (10-12 nucleotide), complementar cu catena matrita; ADN-polimeraza α adauga, la capatul OH 3’ al primerului, circa 30 de dexoxiribonucleotide. Primaza si ADN-polimeraza α sunt apoi indepartate, sinteza lantului continuand sub actiunea ADN-polimerazei δ.

(8) Proteinele de replicare C (RPC) se leaga la jonctiunea dintre primer si matrita, stabilizand interactiunea ADN-polimerazei cu matrita ADN.

(9) Antigenul nuclear de proliferare celulara (PCNA – Proliferating Cell Nuclear Antigen) se leaga in imediata vecinatate a proteinelor C; ambele controleaza pornirea sau oprirea replicarii.

(10) Ribonucleaza H1 (RNaza H1) indeparteaza primerul ARN, folosit pentru initiera replicarii; lacuna ramasa este completata de ADN-polimeraza δ, iar sudarea capetelor este realizata de catre o ADN-ligaza, refacand continuitatea catenei.

1.2. Mecanismul molecular al replicarii ADN

Procesul de replicare incepe in puncte specifice numite origini de replicare (ori) si, de aici, progreseaza in ambele directii, pana ce ADN este complet duplicat (fig. 2). La nivelul originilor de replicare, pe ADN se fixeaza enzimele replicarii: topoizomerazele, helicazele, primazele, ADN-polimerazele.

Dublul helix este despiralat sub actiunea topoizomerazelor, iar catenele sunt separate temporar de catre helicaze, formand furca de replicare, o structura in forma de Y. Pe fiecare catena separata se fixeaza proteinele SSB (RPA), care impiedica reimperecherea bazelor complementare si refacerea spontana a dublului helix.

Pe cele doua catene matrita, ADN-polimeraza δ ataseaza secvential si complementar dezoxiribonucleotidele activate.

Polimerizarea nucleotidelor se face diferit pe cele doua catene, care sunt antiparalele. ADN-polimeraza nu poate incepe sinteza prin legarea a doua nucleotide; ea poate doar sa adauge nucleotide la capatul 3’OH al unui lant preexistent (ADN-polimeraza poate numai sa alungeasca catena in curs de sinteza); de aceea necesita utilizarea unui primer ARN, sintetizat sub actiunea primazei. Sinteza se poate efectua numai in sensul 5’-3’. Astfel numai una din cele doua catene, denumita catena conducatoare sau directoare (leading strand) (catena care are ca matrita catena 5’-3’) poate fi sintetizata in mod continuu si in sensul deplasarii furcii de replicare.

Cealalta catena - catena intarziata (lagging strand) (catena care are ca matrita catena 3’-5’) - este sintetizata discontinuu si mai lent, sub forma de secvente scurte (100-1000 nucleotide) denumite fragmente Okazaki; sinteza fiecarui fragment are loc in sens opus celui in care se deplaseaza furca de replicare.

Primerul este eliminat prin hidroliza si inlocuit cu secvente ADN, sub actiunea ADN-polimerazei δ, iar fragmentele sunt unite de catre o ADN-ligaza. Primerul este necesar numai la inceputul replicarii pentru catena conducatoare, iar pentru catena intarziata la sinteza fiecarui fragment Okazaki (fig. 3). 


1.3. Particularitatile replicarii ADN la eucariote

Datorita dimensiunii mari a genomului si asocierii cu proteine, viteza de replicare este mai redusa – circa 50 nucleotide/secunda (fata de 500 nucleotide/secunda la procariote).

Replicarea incepe in mai multe puncte de origine (secvente specifice de ADN) care corespund unitatilor de replicare numite repliconi. Replicarea progreseaza bidirectional pentru fiecare replicon si, dupa ce se termina, repliconii fuzioneaza treptat pana ce intregul cromozom este duplicat.

(2) Comportamentul proteinelor nucleozomale in timpul replicarii inca nu este cunoscut cu precizie; se stie insa ca, odata cu siteza ADN, in nucleu are loc si o intensa sinteza de histone, necesare formarii de noi nucleozomi.

(3) Replicarea are loc in faza S a ciclului celular si dureaza, in celulele umane, circa 8 ore (la un ciclu celular de 24 de ore). Deoarece acest timp este scurt pentru replicarea celor peste 6 miliarde de pb din genomul uman, uneori pot apare erori.

Relicarea este reglata de o serie de proteine:

• diferite cicline asigura trecerea din faza G1 in faza S, precum si progresia prin faza S;

CDK4 este o protein-kinaza activatoare

• anumiti factori de transcriptie activeaza punctele de origine, iar altii stimuleaza expresia genelor necesare intrarii in faza S;

• Inhibitorii kinazelor dependente de cicline - CKI - blocheaza intrarea si progresia prin faza S (prin inhibarea complexelor CDK-cicline si PCNA) atunci cand apar leziuni ale ADN sau cand un tesut a incheiat diferentierea.

Replicarea celor 20-80 de repliconi nu este sincrona si se realizeaza intr-o anumita ordine, in functie de structura cromatinei: la inceputul fazei S este replicata eucromatina, iar la sfarsitul fazei S este replicata heterocromatina.

In mod normal, intregul genom este replicat in faza S o singura data.

(4) Replicarea telomerelor

Telomerele sunt alcatuite din secvente hexamerice repetitive TTAGGG dispuse in tandem pe o lungime de 5-20 kb. Un fenomen caracteristic telomerelor este pierderea de secvente ADN la fiecare replicare, deoarece, la capatul 5’ al catenelor nou sintetizate replicarea este incompleta, pierzandu-se la fiecare ciclu celular intre 25 si 200 pb. Aceasta duce la scurtarea progresiva a telomerelor si, dupa un numar de replicari (maximum 80 la celulele somatice, cand este atinsa limita critica de circa 1,5 kb), la oprirea replicarii si a diviziunii.

La nivelul celulelor germinale, in succesiunea generatiilor, lungimea telomerelor ramane nemodificata datorita actiunii enzimei telomeraza. Telomeraza este o reverstranscriptaza speciala care contine o secventa scurta de ARN, complemetara secventelor repetitive telomerice; telomeraza adauga secvente TTAGGG la capatul 3’, fara a necesita o matrita (fig. 4.).

In majoritatea celulelor somatice, expresia genei telomerazei este inhibata inca din stadiul embrio-fetal. Disparitia activitatii telomerazei dupa nastere determina scurtarea progresiva a telomerelor dupa fiecare diviziune, pe masura inaintarii in varsta. Cand este atinsa o lungime critica, diviziunea se opreste si incepe senescenta. Pierderea telomerelor produce, de asemenea, instabilitate genomica, urmata adesea de rearanjamente cromozomiale.

Telomeraza este reactivata in celulele canceroase (vezi Cap. Boala canceroasa).

Procesul de replicare este realizat de catre ADN-polimeraze cu mare fidelitate: rata erorilor de imperechere (mismatch) este de circa 1/10

ADN-polimeraza are, in primul rand, capacitatea de a pozitiona corect bazele complementare (probabil pe baza conformatiei tridimensionale). In al doilea rand, ADN-polimerazele δ si ε au activitate de corectare (proofreading), inlaturand nucleotidele gresit incorporate printr-o actiune 3’-5’- exonucleazica.

Putinele erori de imperechere care apar in prezenta mecanismelor mentionate sunt reparate.



G

G

G

A

T

T

C

C

C

U

A

A

telomeraza

Sinteza

ADN

G

G

G

A

T

T

G

G

G

A

T

T

C

C

C

U

A

A

Deplasarea telomerazei + sinteza ADN

G

G

G

A



T

T

G

G

G

A

T

T

G

G

G

A

T

T

Etape multiple de sinteza sub actiunea  telomerazei

G

G

G

A

T

T

G

G

G

A

T

T

G

G

G

A

T

T

G

G

G

A

T

T

G



G

G

A

T

T

G

G

G

A

T

T

G

G

G

A

T

T

G

G

G

A

T

T

Elongarea catenei opuse de catre ADN-polimeraz α

C

C

C

T

Fig. 4. Replicarea telomerelor sub actiunea telomerazei






loading...




Politica de confidentialitate

.com Copyright © 2020 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE CLASA: a X a EDUCATIE MUZICALA - OPERA IN GERMANIA SI RUSIA
 PROIECT DIDACTIC 3-5 ani Limba si comunicare - Strugurele, de Maria Gaitan
 Proiect instalatii electrice - Sa se proiecteze instalatia electrica si de forta a unei microintreprinderi la alegerea studentului
 PROIECT - Ingineria reglarii automate - sistemul de reglare automata a unei actionari cu motor electric

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 LUCRARE DE DIPLOMA - Rolul asistentului medical in ingrijirea pacientului cu A.V.C.
 Relatiile diplomatice dintre Romania si Austro- Ungaria din a doua jumatate a secolului al XIX-lea
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”
 Lucrare de diploma tehnologia confectiilor din piele si inlocuitor - proiectarea constructiv tehnologica a unui produs de incaltaminte tip cizma scurt

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 Lucrare de licenta contabilitate si informatica de gestiune - politici si tratamente contabile privind leasingul (ias 17). prevalenta economicului asupra juridicului
 Lucrare de licenta educatie fizica si sport - studiu asupra imbunataȚirii motricitaȚii in lectia de educatie fizica la clasele a v-a de la &
 Lucrare de licenta ecologie si protectia mediului - aspecte ecologice privind fauna de orthoptere si mantide din parcul national muntii macinului
 LUCRARE DE LICENTA - Asigurarea calitatii la firma Trans

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 PROIECT ATESTAT INFORMATICA - GESTIONAREA STOCULUI UNEI FARMACII
 LUCRARE DE ATESTAT ELECTRONIST - TEHNICA DE CALCUL - Placa de baza
 Evidenta a clientilor dar si a serviciilor in Visual Fox pro 9 - Lucrare de atestat
 Lucrare atestat Tehnician in turism - CALITATEA SERVICIILOR TURISTICE




Proteinele membranare
Deplasarea apei in organism
Apa in organism
LOCUL, IMPORTANTA SI PERSPECTIVELE DOMENIULUI CULTURII DE CELULE ANIMALE IN CADRUL BIOTEHNOLOGIILOR MODERNE
TRANSMITEREA INFORMATIEI EREDITARE




Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu