curs 2 genetica umana
Post on 31-Dec-2015
242 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
CURS 2 – 10 octombrie 2012
GENETICA MEDICINA DENTARA
AUTOR:
PROF.DR. EMILIA SEVERIN
UMF “Carol Davila”
Bucuresti
Experimentele de identificare si descriere a materialului genetic la Ek au demonstrat rolul genetic al ADN:
Principiul transformarii genetice si transferul experimental de material genetic intre specii
diferite stau la baza unei BIOTEHNOLOGII
denumita:
ADN este molecula EREDITATII
TEHNOLOGIA ADN RECOMBINANT
Ansamblul de metode si mijloace folosit pentru obtinerea moleculelor de ADN recombinant.
(ADN in VITRO si “era ingineriei genetice”)
GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 2
ADN RECOMBINANT (rDNA)
Se obtine prin utilizarea
tehnicilor de laborator,
tehnici prin care se
“manipuleaza” informatia genetica.
Este o molecula ADN care rezulta
din unirea unor fragmente ADN
cu origini diferite
(o molecula ADN, artificial creata,
care poate modifica genomul si schimba
fenotipul unui organism).
GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
TEHNOLOGIA ADN RECOMBINANT
3
1. Obtinerea fragmentelor ADN de interes (gene) prin sectionarea moleculei ADN cu enzime de RESTRICTIE (endonucleaza) la nivelul situsului de recunoastere;
2. Inserarea fragmentului ADN de interes intr-un
VECTOR pentru a fi introdus in celula gazda unde va fi multiplicat;
3. Fragmentele ADN sunt legate intre ele pentru a
forma o secventa continua cu ajutorul enzimei
LIGAZA.
Constructia moleculelor de
ADN RECOMBINANT
ETAPE
GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 4
Constructia moleculelor de
ADN RECOMBINANT - ETAPE
SECTIONARE
SITUS de RESTRICTIE
ADN
specia A
ADAUGAREA
FRAGMENTULUI ADN
de la specia B
Capete “adezive”
UNIREA celor doua
fragmente ADN
ADN
specia B
Molecula de ADN RECOMBINANT
enzima de
restrictie
enzima
LIGAZA
GENETICA MD 5 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
Enzime de RESTRICTIE
Enzime de RESTRICTIE
ADN exogen
Fragmente ADN
Unirea capetelor cu LIGAZE
ADN recombinant
PLASMID
Constructia moleculelor de
ADN RECOMBINANT
6
GENETICA MD
ADN RECOMBINANT
Molecula de ADN RECOMBINANT este introdusa in celule gazda:
- celule vii in culturi celulare
(E.coli, Drojdia de bere, celule de mamifer)
- in zigoti
- in celule stem embrionare
SCOP: transfer de caractere noi, peste barierele naturale, celulelor sau
organismelor.
CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 7
ADN RECOMBINANT
Molecula de ADN RECOMBINANT incorporata in celula gazda este capabila
sa se replice si sa se exprime;
De regula, ADN RECOMBINANT este inserat intr-un VECTOR .
Vectorul este o molecula naturala de ADN utilizata pentru:
- transportul secventelor ADN exogen intr-o celula gazda;
- abilitatea de a se replica independent, formand clone moleculare.
GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 8
GENETICA MD
ADN RECOMBINANT Aplicatii practice in MEDICINA
PROTEINE TERAPEUTICE
Produse de ANIMALE TRANSGENICE
VACCINURI
MEDICAMENTE
Obtinute prin sinteza bacteriana
ANIMALE KNOCK-OUT
utilizate pentru studiul functiei unor gene umane si modelarea unor boli umane
CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 9
Sunt organisme transformate genetic prin introducerea in momentul
fertilizarii a unei noi informatii genetice (gena);
Animalul transgenic exprima fenotipic noua informatie genetica si o
transmite descendentilor sai.
ANIMALE TRANSGENICE
SOARECELE
URECHE*
GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 10
Obtinerea animalelor transgenice
A
D
N
ANIMALE TRANSGENICE
1. Secventa de
ADN exogen
(transgena)
2. Zigot recent
fertilizat
3. Microinjectia in
pronucleul
masculin al
unui zigot
recent fertilizat
4. Animal
transgenic cu
un mozaic de
celule
transformate/
netransformate
5. Animal
transgenic
complet:
celulele
transformate
contribuie la
formarea liniei
germinale si
transgena este
transmisa in
generatia
urmatoare
GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 11
ANIMAL KNOCK-OUT – animal model de laborator, obtinut prin introducerea in celulele
stem embrionare a unei informatii genetice (gena) modificata (se inactiveaza
expresia acelei gene).
ANIMALE KNOCK-OUT
GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 12
EREDITATE
ADN
EXPRIMARE REPLICARE
CODON
TRANSCRIPTIE ARN
TRANSLATIE PROTEINA
TRANSMITERE
Diviziune celulara
STOCARE
INFORMATIA GENETICA
GENETICA MD 13 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
CUM ESTE ORGANIZAT ADN
PENTRU A INDEPLINI URMATOARELE
FUNCTII?
1. STOCAREA informatiei genetice
2. EXPRIMAREA informatiei genetice
3. REPLICAREA si TRANSMITEREA informatiei genetice
4. VARIATIA informatiei genetice
GENETICA MD 14 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
E.CHARGAFF arata ca, indiferent de specie, in molecula ADN:
Totalul bazelor purinice = Totalul bazelor pirimidinice
Raportul dintre suma adeninelor si suma timinelor este unitar;
Raportul dintre suma guaninelor si suma citozinelor este unitar;
(“PRINCIPIUL ECHIVALENTEI”)
Raportul de asimetrie :
DESCOPERIREA STRUCTURII ADN
REGULILE LUI CHARGAFF (REGULILE IMPERECHERII BAZELOR AZOTATE)
A + G = T + C
A / T = G / C
A + T G + C
= 1*
*este diferit de la o specie la alta, dar caracteristic pentru fiecare specie.
La specia umana este ~ 1,6. GENETICA MD 15 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
M.H.WILKINS si R.FRANKLIN studiaza structura
moleculelor ADN folosind o tehnica bazata pe difractia cu raze X.
Concluzia: Molecula ADN are o structura ordonata
care se repeta, elicoidala.
DESCOPERIREA STRUCTURII ADN
DIFRACTIA CU RAZE X a MOLECULEI ADN
GENETICA MD 16 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
CARACTERISTICILE MOLECULEI ADN
1. Molecula ADN este alcatuita din 2 lanturi polinucleotidice legate intre ele prin punti de H care se formeaza la nivelul bazelor azotate
(b.a.).
2. Imperecherile intre b.a. se
realizeaza in mod complementar.
3. Diametrul moleculei ADN este
de 2 nm.
MODELUL WATSON&CRICK: “DUBLA ELICE”
GENETICA MD 17 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
CARACTERISTICI MOLECULEI ADN
4. Catenele se infasoara una in jurul celeilalte (plectonemic) printr-o rotatie spre dreapta ; intre perechile de b.a. succesive exista o distanta de 0,34 nm, iar un tur complet de spira (3600) are 3,4 nm (pasul elicei), deci 10 b.a. /tur de spira.
6. Spatiul dintre coloana fosfoglucidca a unei catene si a celeilalte catene nu este uniform ocupat de b.a., astfel ca, prin rasucirea catenelor apar depresiuni (santuri) inegale ca marime; la nivelul depresiunii mari se fixeaza factorii proteici implicati in transcriptie iar in depresiunea mica se fixeaza histonele.
5. Cele doua catene sunt antiparalele avand polaritati opuse.
MODELUL WATSON&CRICK: “DUBLA ELICE”
5’ 3’
3’ 5’
GENETICA MD 18 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
2 nm
MODELUL WATSON&CRICK: “DUBLA ELICE”
Modelul structurii ADN a fost unanim acceptat de lumea stiintifica din urmatoarele
motive:
Este universal valabil in lumea vie;
Corespunde functiilor
materialului genetic;
Este considerat forma clasica a structurii ADN
numita
B-ADN.
GENETICA MD 19 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
STRUCTURA MOLECULEI ADN
GENETICA MD 20 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
DEZOXIRIBONUCLEOTID
Unitatea structurala a moleculei ADN este DEZOXIRIBONUCLEOTIDUL, format din trei elemente distincte:
1.BAZA AZOTATA
2. PENTOZA (dezoxiriboza)
3.GRUP FOSFAT PO4
OH
CH2
1’
2’ 3’
4’
5’
BAZA
GENETICA MD 21 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
BAZA AZOTATA + DEZOXIRIBOZA =
NUCLEOZID
NUCLEOZID + GRUP FOSFAT =
NUCLEOTID
DEZOXIRIBONUCLEOTID nomenclatura
Cele 3 elemente distincte (b.a., pentoza si grupul fosfat) se asambleaza intre ele prin legaturi covalente formand:l
GENETICA MD 22 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 23
DEZOXIRIBONUCLEOTID
ADENOZINA NUCLEOZID
ADENOZIN-MONOFOSFAT (AMP)
NUCLEOTID
ADENOZIN-MONOFOSFAT (AMP)
NUCLEOTID
ADENOZIN-DIFOSFAT (ADP)
NUCLEOTID
Polimerizarea nucleotidelor prin legaturi 3’ – 5’ fosfodiester
formeaza o CATENA ADN (lant polinucleotidic), liniara si
neramificata.
Sensul de “citire” a informatiei genetice este determinat de
polaritatea 5’ – 3’ a catenei ADN:
5’ TACG– 3’
Legatura FOSFODIESTER
CATENA (LANTUL) ADN (STRUCTURA PRIMARA)
Capatul 3’
Capatul 5’
NUCLEOTID 1
NUCLEOTID 2
NUCLEOTID 3
NUCLEOTID 4
Legatura FOSFODIESTER
T
A
C
G
GENETICA MD 24 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
Punti de HIDROGEN
Molecula ADN este formata din doua catene polinucleotidice legate
intre ele prin b.a., in mod complementar.
Perechea de baze G – C se leaga prin trei punti de hidrogen slabe.
Perechea de baze A – T se leaga prin doua punti de hidrogen slabe.
GENETICA MD 25 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
5’
3’ 5’
3’
MOLECULA ADN (STRUCTURA SECUNDARA)
STRUCTURA MOLECULEI ADN
Copyright © 2006 Pearson Prentice Hall, Inc.
COMPLEMENTARITATEA
BAZELOR AZOTATE
NUCLEOTIDE
GRUP FOSFAT
DEZOXIRIBOZA
GENETICA MD 26
Conformatia adoptata
depinde de:
- conditiile de umiditate
- concentratia ionica
- inclinarea bazelor azotate fata de ax
- modificarea pasului elicei si
nr.de baze/tura de elice
- tipul de orientare a rotatiei, spre
dreapta sau spre stanga
1.B-ADN (conformatia biologica principala,
caracteristica celulelor vii)
2.A-ADN
3.Z-ADN
( coloana fosfo-glucidica in zig-zag)
GENETICA MD 27 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
ALTERNATIVE STRUCTURALE ALE MOLECULEI ADN
Molecula ADN poate avea conformatii diferite;
GENETICA MD 28 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
ALTERNATIVE STRUCTURALE ALE MOLECULEI ADN
CONFORMATIA
A B Z Orientarea dublei
elice spre dreapta (dextrogir)
spre dreapta (dextrogir)
spre stanga (levogir)
Diametrul elicei 2,3 nm 2,0 nm 1,8 nm
Numarul de baze/tura elice
11
10
12
Distanta intre p.b
0,26 nm
0,34 nm
0,38 nm
Pasul elicei
2,82 nm
3,32 nm
4,56 nm
Santul mare
Ingust si foarte
adanc
Larg si adanc
Ingust si adanc (similar santului
mic)
Santul mic
Larg si putin adanc
Ingust si adanc
Ingust si adanc
CONFORMATII STRUCTURALE ALE MOLECULEI ADN
GENETICA MD 29 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
ALTERNATIVE STRUCTURALE ALE MOLECULEI ADN
B-ADN A-ADN Z-ADN
Sant mare
Sant mic Sant
Pentru ilusrarea experimentelor si a mecanismelor moleculare prezentate s-au preluat imagini din domeniul public (internet).
SURSE http://images.google.com www.google.com http://www.juliantrubin.com/bigten/dnaexperiments.html
http://nucleus.cshl.org/CSHLlib/DNAinNY/Case5/Case_5.htm
http://www.allometric.com/tom/courses/bil255/bil255goods/09_dna.html
https://wikispaces.psu.edu/display/230/DNA+and+Chromosomes
https://deltawire.delta.ncsu.edu/around-campus/making-metabolism-easier-to-digest/
http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/BIOL2060-19/CB19.html
Pentru clarificarea unor probleme legate de tematica predata la curs se pot trimite intrebari la adresa:
geneticaintrebari@gmail.com
GENETICA MD 30 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES
http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/transcription.swf
REFERINTE ELECTRONICE
NE REVEDEM SAPTAMANA VIITOARE !
Miercuri 17
octombrie
top related