DNA.

Model budowy DNA, cechy budowy DNA, DNA ulega replikacji semikonserwatywnej, przebieg replikacji,podobieństwo DNA - dział z książki Biologia 2 zakres podst. J.Balerstet, Ewa Bartnik,W.Lewiński itd.

Istotą genetyki jest badanie dziedziczności i związanej z nią zmienności organizmów. Genetyka jest najbardziej popularnym działem biologii.

Na przełomie XIX i XX w. Zaczęła się rozwijać cytologia-nauka o komórce oraz biochemia. Na podst. badań budowy i składu chemicznego komórki dowiedziano się wówczas ,że we wszystkich komórkach obecne są takie substancje organiczne , jak białka ,tłuszcze ,węglowodany ,oraz kwasy nukleinowe .
Informacja genetyczna jest zapisywana w DNA

MODEL BUDOWY DNA- DNA zbudowany jest z 4 prostszych jednostek ,zw.nukleotydami : adeninowego (A) , tyminowego (T) ,guaninowanego (G),cytozynowego (C). Każdy nukleotyd zbudowany jest z odpowiedniej zasady azotowej (A,T,G,C),połaczonym z pięciowęglowym cukrem –deoksyrybozą –oraz z resztą kwasu fosforowego (P) .W większości wypadków DNA złożony jest z 2 nici leżacych naprzeciwko siebie ,przy czym każda nić to długi łańcuch nukleotydów (DNA jest więc dwuniciowym polinukleotydem ).Nici są ze sobą połączone wiązaniami wodorowymi

CECHY BUDOWY DNA
Wiązania te powstają miedzy parami zasad azotowych wg bardzo prostych reguł wynikających ze struktury tych zasad. Tak więc adenina zawsze łączy się z tyminą ,zaś cytozyna z guaniną .W ten sposób jedna nić DNA wyznacza budowę drugiej nici ,mówimy zatem że dwie nici są komplementarne ,czyli wzajemnie się uzupełniające . Ze względu na formę przestrzenną dwuniciowa cząsteczka DNA nosi nazwę podwójnej helisy .Pod takim tytułem Watson wydał wspomnienia o odkryciu budowy DNA.

DNA ULEGA REPLIKACJI SEMIKONSERWATYWNEJ-Replikacja DNA –2 nici się rozchodzą i do każdej dobudowywana jest jej odpowiednia druga połowa. Z jednej cząsteczki powstają dwie –takie same jak wyjściowa ,czyli połowa nowej cząsteczki pochodzi ze starej cząsteczki DNA ,połowa zaś jest dobudowywana .Proces ten nosi nazwę repliakcji semikonserwatywnej ,co oznacza ,ze jedna nić każdej cząsteczki DNA jest stara ,druga natomiast nowa. Ze względu na kompletarność zasad łatwo stwierdzić ,co powstaje w wyniku replikacji. W rzeczywistości replikacja DNA w organizmie wymaga udziału bardzo wielu białek ,a rozpoczęcie procesu jest bardzo ściśle regulowane.

PRZEBIEG REPLIKACJI
Dochodzi do lokalnego rozplecienia nici podwójnej helisy ,co prowadzi do rozerwania wiązań pomiedzy komplementranymi zasadami
Do zasad w obu niciach dołączone są kolejne odpowiednie nowe nukleotydy
Tworzą się wiązania pomiędzy zasadami ,ponieważ nowo powstająca nić jest komplementarna do starej ,a następnie dochodzi do odtwarzania struktury przestrzennej dwuniciowej helisy .
PODOBIEŃSTWO DNA U WSZYSTKICH ORGANIZMÓW
Ogólna budowa DNA jest taka sama w całym świcie ożywionym .Zawsze występuja 4 nukleotydy i niemal zawsze cząsteczki DNA są dwuniciowe (wyjatkeim są niektóre wirusy mają DNA jednoniciowe ) Odmienne u różnych organizmów są liczba i wielkość cząsteczek DNA ,miejsce występowania w komórce oraz kolejność (sekwencje) nukleotydów w DNA .

USYTUOWANIE DNA U OGRANIZMÓW PROKARIOTYCZNYCH I EURKARIOTYCZNCYH
Swiat organizów dzielimy na bakterie ,zw.też organzimami prokariotycznymi oraz organizmy eukariotyczne , czyli mające jadro komórkowe
Bakterie mają jedna cząsteczkę DNA ,na ogół kolistą ,nieoddzieloną od reszty komórki .Komórki organzimów innych niż bakterie (rośłin ,zwierząt ,grzybów) mają DNA w jadrze komórkowym (w postaci cząsteczek liniowych ).Ponadto w niektórych organellach komórkowych –mitochondriach oraz w chloroplastach występuje DNA w postaci cząsteczek kolistych .Ilosć DNA w tych organellach jest niewielka ,jednak jest ono potrzebne do ich prawidłowego funkcjonowania .W jadrze komórkowym znajduje się od kilku do kilkudziesięciu cząsteczek DNA tworzących chromatynę

WPŁYW ODKRYĆ W MEDYCYNIE
Bardzo istotne dane do genetyki wniosły prace lekarzy .Obserwujac dziedziczenie pewnych chorób z pokolenia na pokolenie ,lekarze stw.w XIX w ,że niektóre choroby ujawniaja się tylko u chłopców .Na początku XX w. Lekarze zaproponowali tezę ,ze defekty w pewny enzymie są pzryczyna choroby zw.alkaptonurią.Objawia się ona m.in.ciemnym moczem i odkłądaniem ciemnego barwnika w tk.chrzęstnej .Zaczynano wówczas rozumieć ,że z pokolenia na pokolenie mogą być przekazywane jakieś geny i ,ze dziedziczone mogły być też geny z wadami ,co prowadziło do powstania chorób.

ODKRYCIE FUNKCJI GENU
W wyniku prac wielu badaczy wywnioskowano ,ze rózne osobniki danego gatunku są odmienne pod względem pewnych cech i że te cechy są zapisane w genach. Gen –jest to coś co odpowiada za jedną cechę . Znacznie późneij zdefiniowano gen- odcinek DNA kodujacy jedno białko.Obecnie gen –jest to odcinek ,odpowiedzialny za powstawanie jednego produktu

RÓŻNICE BUDOWY GENU U ORGANZIMÓW PROKARIOTYCZNYCH I EUKARIOTYCZNYCH
Geny bakterii i organzimów eukritycznych neico się od sibie różnia .Bakterie na ogół mają także niej genów od organizmów o bardziejj złożonej budowie .W przypadku jednokomórkowców różnica ta jest niewielka .Np.drożdże mają ok.6 tyś.genów,a bakterie –„Pałeczka okrężnicy „ tylko ok.2tyś.mniej.Jednak czy cos jest bakterią czy nie ,decyduje budowa komórki ,nie zaś sama liczba genów .Wiadomo ,że organzimy tkankowe mają znacznie większą liczbę genów niż organizmy prokariotyczne.Np.liczbę genów człowieka czy myszy szacuje się na 30 –35 tyś. ,a liczbę genó rzodkewnika na 25 tyś.Na ogół jeden gen jest jednym odcinkiem DNA .Bardzo rzadko w jednym odcinku DNA może się znajdować kilak zachodzacych na sibei genów –bywa tak u wirusów ,a także w mitochondrialnym DNA człowieka .

DOŚWIADCZENIA MENDLA-zaplanował i wykonał wiele dośw. ,min.nad groszkiem pachnącym.Sformuował proste reguły przekazywania cech z pokolenia na pokolenie ,nazwane potem prawami Mendla.Wybrałrośliny różniące sięjedną cecha i krzyżował je ze sobą w sposób kontorlowany .Starannie liczył i oglądał uzyskane rośliny potomne ,a następnie krzyżował je ze soba i znowu liczył potomstwo .Przeprowadzał te dośw.dla różnych cech. (np.barwa kwiatów ,barwa nasion ,)ważne jest że rośliny rodzicielskie ,czyli te które różniły się jedną cechą wybierał z tzw.linii czystych .Linia czysta to takie rośliny ,które krzyżowane same ze soba ,dają zawsze takie samo potomstwo. Do krzyżowania wybrał min.rośliny o kwiatach białych oraz o kwiatach czerwonych .W wyniku krzyżówki uzyskał wyłącznie potomstwo o kwiatach czerwonych .Krzyżujacpotomstwo ze soba uzyskał w II pokoleniu potomnym 3:1 czerwonych do białych .
Mendel zwrócił uwagę na fakt ,że krzyżowanie roślin o kwiatach czerwonych z białymi dało wyłącznie rośliny o kwiatach czerwonych .Gdy jednak te potomne czerwone rośliny skrzyżowano ze sobą w F2 powstały także rośłiny białę.Mendel słusznie wywnioskował ,ze cecha białosci kwiatów jest zawarta w roślinach F1 ,chociaż nie jest widoczna .Jednak jest przenoszona z pokolenia na pokolenie .Mendel jako pierwszy wykazał bezpośredni związek pomiedzy fenotypem (ogółem cech organizmu ) a genotypem (zestawem genów danego organizmu )

I PRAWO MENDLA
Każda diploidalna roślina ma dwie kopie genu –jedną od ojca ,drugą od matki.Krzyżujemy ze soba dwie rośliny –każda z nich wytwarza gamety .Gamety są haploidalne ,każda więc niesie tylko jedną kopie genu.Wariant genu –allel –dajacy czerwoną barwę kwiatu ,określamt jako A ,zaś wariant genu który warunkuje białą barwę kwiatu określamy jako a .Rośliny rodzicielskie o kwiatach czerwonych mają genotyp AA ,są więc homozygotami dominujacymi ,produkuja zaś gamety A .Rośłiny o kwiatach białych aa –homozygoty recesywne-produkuja natomiast gamety a. Zlanie się takich dwóch gamet daje Aa –heterozygotę – i jak pokazuje dośw. Roślian będzie miała kwiaty czerwone.W krzyżowaniu dwóch roślin Aa ,każda z nich produkuje dwa rodzaje gamet A oraz a. Daje to właśnie stosunek potomstwa 3 rośliny czerwone ( AA,Aa,Aa) do 1 białej (aa)Takie prawidłowości pozwoliły sformuować I prawo Mendla .

ANALIZA DZIEDZICZENIA DWÓCH CECH
Mendel też badał wyniki krzyżowania roślin różniących się dwiema cechami .Rośłiny mogą mieć nasiona gładkie (allel dominujacy B) lub pomarszczone (allel recesywny b)oraz żółte (D) albo zileone (d).Krzyżujac roślinę o nasionach gładkich i żółtych ( homozygota BBDD) z roślina o nasionach pomarszczonych i zielonych ( homozygota bbdd) w pierwszym pokoleniu potomnym (F1) uzyskuje się wyłącznie rośliny o nasionach gładkich i żółtych (heterozygoty BbDd ).Te rośliny krzyżowane ze soba ,dają rośliny (F2) o nasionach :gładkich i żółtych ,gładkich i zileonych ,pomarszczonych i żółtych oraz pomarsczonych i zielonych w stosunku 9:3:3:1.

II PRAWO MENDLA
Uzyskany wysoce powtarzalny wynik pozwolił Mendlowi dostrzec kolejną prostą i ważną zależność rządzącą dziedziczeniem różnych genów. Każdy organzim produkuje gamety w ten sposób ,że allele z jednej pary genów wchodzą do gamet ,niezależnie od alleli inych par genów
FENOTYP-to co kodowały
GENOTYP-zapis naszych genów
HOMOZYGOTA-gdy allele są takie same AA
HETEROZYGOTA –gdy allele są inne Aa

MAPOWANIE GENÓW
Mapowanie polega na badaniu w jakich chromosomach poszczególne geny są umieszczone i w jakiej odległosci od siebie.Takie badania są dosyc proste w wypadku groszku ,myszy ,muszki owocowej.Znacznei trudniej jest przeprowadzić je u cżłowieka .W mapowaniu genów człowieka początkowo pomocne okazały się badania nad chorobami ludzkimi .Bezcenne stały się stare ksiegi parafialne zapisów narodzin .Odległość miedzy parą genów jets mierzona częstoscią wchodzenia pary genów razem do gamet ,a nie w jednostkach miary długościach .Mapowanie nie dotyczy oczywiście genów leżących na różnych chromosomach .

ZJAWISKO CROSSING-O-ER
Zjawisko te zachodzi na początku mejozy i prowadzi do wymiany odpowiadajacych sobie odcinków chromosomów homologicznych .Po mejozie w komórce rozrodczej może się znaleźć :chromosom zrekombinowany albo niezrekombinowany .Częstość crossing-o-er zależy wprost proporcjonalnie od odległości między genami.Jeżeli geny leża daleko od siebie w chromosomie ,to powstanie ok.50% gamet z układem rodzicielskim alleli i 50 % gamet po rekombinacji
KOD GENETYCZNY-sekwencje nukleotydów –sposób wg którego można przetłumaczyć informację genetyczną z j.nukleotydów na j.aminokwasów.

CECHY KODU GENETYCZNEGO
- Trójkowy tzn.że 3-ka nukleotydów tworzy troplet oznaczający aminokwas
- Wieloznaczny-tzn,że wiele aminokwasów może być określonych przez kilka różnych 3 nukleotydów
- Niezachodzący
- Bezprzecinkowy
- Uniwersalny –występuje ten sam kod genetyczny i przy użyiu tego samego słownika kodomów.


CHROMOSOWA TEORIA DZIEDZICZNOŚCI MORGANA
- Podstawową jednostka dziedziczenia jest gen
- Związki cech –geny miesczą się w chromosomach
- Geny ułożone są w chromosomach liniowo
- Allele tego samego genu znajduja się naprzeci siebie w tych samych miejscach chromosomów homologicznych
- Każdy gen zajmuje w chromosomie ściśle określone miejsce-locus
- Podczas koniugacji chromosomów homologicznych (proces mejozy) zachodzi pomiędzy nimi wymiana odcinków tzw.crosing o-er ,która zapewnia rekombinację genów.
- Geny dziedziczą się niezaleznie jeżeli połozone są w oddzielnych chromosomach
- Geny leżące w jednym chromosomie daleko od siebie z reguły nie są sprzężone i dziedziczą się niezależnie

BUDOWA CHEMICZNA DNA
1.Cząsteczka DNA zbudowana jest z jednostek zwanych nukleotydami o składzie :
a) cukier pięciowęglowy (pentoza)
b) jedna z 4 zasad azotowych :
- purynowe (cząsteczka zbudowana z 2 pierścieni .Do tych zasad należą :adenina ,guanina
- piremidymowe (cząsteczka zbudowana z jednego pierścienia .Do nich należą :cytozyna , tynina
c)reszta kwasu fosforowego
2.Zasady azotowe nukleotydów należący do 2 różnych nici łączą się ze sobą zgodnie z regułą komplementarności zasad
3.Rodzaje wiązań chemicznych w DNA
- wodorowe –pomiędzy zasadami azotowymi nukleotydów
- fosfodyestrowe –łączy poprzez grupę fosforanową piąty atom węgla jednego nukleotydu z trzecim atomem węgla następnego nukleotydu(nukleotydy jednej nici )
- glikozydowe –pomiędzy zasadą azotową ,a pierwszym atomem wegla dezosyrybozy (zasada –cukier)

II BUDOWA PRZESTRZENNA DNA
1.Cząsteczka DNA skłąda się z 2 owiniętych wokół siebie łąńcuchów polinukleidowych –struktura podwójnego heliksu (jako pojedynczy łąńcuch DNA występuje tylko u niektórych wirusów)
2.Nici ułożone są względem siebie anyrównolegle –naprzeciw końca 5’ (z wolnym 5 tym atomem węgla –dezyksorybozy)jednej nici znajduje soę koniec 3’ (z wolnym 3 cim atomem węgla)drugiego łańcucha polinukleidowego
3.DNA powstaje na drodze replikacji ,którą warunkują polimeraza DNA ,aktywne nukleotydy ,energia z ATP.Proces ten zachodzi podczas interfrazy w jadrze komórkowym.
FUNKCJE DNA
DNA stanowi magazyn informacji genetycznej i bierze udział w :
- Przekazywaniu cech dziedzicznych z pokolenia na pokolenie
- Syntezie substancji białkowej
- Podziale komórek