humanagenetika1-01

Humana genetika1:Humana genetika1: DNK DNK kakokako genetskigenetski

materijalmaterijal

Prof. Prof. dd--rr

Mirko SpiroskiMirko SpiroskiInstitutInstitut

zaza

imunobiologijaimunobiologija

i i humanahumana

genetikagenetika, , MedicinskiMedicinski

fakultetfakultet, , UniverzitetUniverzitet

SvSv. . KirilKiril

i i MetodijMetodij, Skopje, , Skopje,

RepubliaRepublia

MakedonijaMakedonija

EE--mail: mail: [email protected]@yahoo.comhttp://www.iibhg.ukim.edu.mk/Obrazovanie/KatedHugen.htmhttp://www.iibhg.ukim.edu.mk/Obrazovanie/KatedHugen.htm

FB: mirko.spiroskiFB: mirko.spiroskiFBG: Human GeneticsFBG: Human Genetics

06.03.2012 ДНК како генетски материјал 2

NakusoNakuso ……

BaraweBarawe

genetskigenetski

materijalmaterijal

GrifitoviotGrifitoviot

eksperimenteksperiment

zaza

transformacijatransformacija

AverieviotAverieviot


zaza


Her{iHer{i--^ejsovite^ejsovite

eksperimentisoeksperimentiso

bakteriofagibakteriofagi

OtkritietoOtkritieto

nana

RNK RNK kakokako

virusenvirusen

genetskigenetski

materijalmaterijal

SostavSostav

i i strukturastruktura

nana

DNK i RNKDNK i RNK

OtkritietoOtkritieto

nana

dvojnatadvojnata

spiralaspirala

nana

DNKDNK

Razli~niRazli~ni

DNK DNK strukturistrukturi

DNK DNK vovo

kletkatakletkata

StrukturaStruktura

nana

RNKRNK

OrganizacijaOrganizacija

nana

DNK DNK vovo

hromozomitehromozomite

VirusniVirusni

hromozomihromozomi

ProkariotskiProkariotski

hromozomihromozomi

EukariotskiEukariotski

hromozomihromozomi

EdinsvenaEdinsvena

sekvencasekvenca

i i povtoruva~kapovtoruva~ka

sekvencasekvenca

nana

DNK DNK

BaraweBarawe genetskigenetski materijalmaterijal


BaraweBarawe genetskigenetski

materijalmaterijal, , tri tri principniprincipni

osobiniosobini

1.1. Mora Mora dada

sodrìsodrì

informacijainformacija, , vovo stabilnastabilna

forma, forma, zaza

strukturatastrukturata, ,

funkcijatafunkcijata, , razvojotrazvojot

i i reprodukcijatareprodukcijata

nana kletkitekletkite

vovo

organizmotorganizmot;;

2.2. Mora Mora preciznoprecizno

dada

se se udvojuvaudvojuva

zaza

dada

imaatimaat naslednitenaslednite

kletkikletki

istaista

genetskagenetska

informacijainformacija

kakokako

i i roditelskataroditelskata

kletkakletka;;3.3. Mora Mora dada

imaima

sposbnostsposbnost

zaza

promenipromeni. . BezBez

promenipromeni

organizmotorganizmot

nene

bi bi moèlmoèl

dada variravarira

i i dada

se se prilagoduvaprilagoduva, a so , a so toatoa

nene

bi bi

moèlmoèl

dada

evoluiraevoluira..


BaraweBarawe genetskigenetski

materijalmaterijal, , tri tri principniprincipni

osobiniosobini

August August VajsmanVajsman

vovo

1890 1890 predloìlpredloìl

soedineniesoedinenie

koekoe se se nao|anao|a

vovo

jadrotojadroto;;

Vo 1900 e Vo 1900 e pokaànopokaàno

dekadeka

hromozomitehromozomite

vovo

jadrotojadroto se se nositelinositeli

nana

naslednanasledna

informacijainformacija;;

SledniteSlednite

godinigodini

e e najdenonajdeno

dekadeka

hromozmitehromozmite

se se sostavenisostaveni

odod

proteiniproteini

i i nukleinskinukleinski

kiselinikiselini, ,

soedinenijasoedinenija

koikoi

se se gradbenigradbeni

elementielementi

nana

DNK i DNK i RNK.RNK.

Vo Vo po~etokotpo~etokot

se se veruvaloveruvalo

dekadeka

proteiniteproteinite

se se

nositelinositeli

nana

genetskatagenetskata

informacijainformacija

bidej}ibidej}i

se se sostavenisostaveni

odod

20 20 razli~nirazli~ni

aminokiseliniaminokiselini, a DNK e , a DNK e

sostavensostaven

samosamo

odod

4 4 nukleotidinukleotidi..

Vo 1920 Vo 1920 godinagodina

definitivnodefinitivno

e e identificiranaidentificirana

DNK DNK kakokako

genetskigenetski

materijalmaterijal..


ElektronElektron

mikroskopskimikroskopski

prikazprikaz

nana bakterijatabakterijata

StreptococusStreptococus pnaumoniaepnaumoniae

kojakoja

jaja

koristelkoristel

Frederick Griffith, 1928Frederick Griffith, 1928


GrifitoviotGrifitoviot


zaza transformacijatransformacija, , GrifitGrifit

19281928


EksperimentEksperiment

so so kojkoj

se se doka`uvadoka`uva dekadeka

e DNK, a e DNK, a nene

RNK RNK principotprincipot

nana


((Avery, 1930, 1940Avery, 1930, 1940))


ДДijagramijagram

nana

bakteriofagotbakteriofagot

T2T2


Liti~kiotLiti~kiot

`̀ivotenivoten

ciklusciklus

nana virulentenvirulenten

fag, fag, kakokako

{to e T2{to e T2


PrigotvuvawePrigotvuvawe radioaktivnoradioaktivno

obeleènobeleèn T2 T2 bakteriofagbakteriofag, ,

Her{iHer{i--êjsêjs, 1953, 1953


EksperimentEksperiment

kojkoj

poka`uvapoka`uva

dekadeka

e DNK e DNK genetskiotgenetskiot

materijalmaterijal

vovo

T2 (T2 (Alfred Alfred

HersheyHershey, , NobelovaNobelova

nagradanagrada

1969)1969)


Tipi~naTipi~na

~~esti~kaesti~ka

odod

tutunskiottutunskiot mozai~enmozai~en

virus (TMV): RNK e virus (TMV): RNK e

virusenvirusen

genetskigenetski

materijalmaterijal


DokazDokaz

dekadeka

e RNK e RNK genetskiotgenetskiot materijalmaterijal

vovo

tutunskiottutunskiot

mozai~enmozai~en

virus (TMV)virus (TMV)

SostavSostav i i strukturastruktura

nana DNK i DNK i

RNKRNK


StrukturaStruktura nana

deoksiribozadeoksiriboza i i ribozariboza


StrukturaStruktura nana

azotniteazotnite bazibazi

vovo DNK i RNKDNK i RNK


ИмињатаИмињата нана базитебазите, ,

нуклеозидитенуклеозидите ии нуклеотидитенуклеотидите

вово ДНКДНК ии РНКРНК


HemiskaHemiska strukturastruktura nana

DNK i DNK i RNKRNK


OsnoviOsnovi zaza

modelotmodelot nana

DNKDNK

PodatociPodatoci

koikoi

imim

pomognalepomognale

nana

XejmsXejms VatsonVatson

i i FrensisFrensis

KrikKrik

zaza

dada

go go sozdadatsozdadat

modelotmodelot

nana

dvojnatadvojnata

spiralaspirala

nana

DNK:DNK:

IspituvawataIspituvawata

zaza

sostavotsostavot

nana

bazitebazite

vovo DNK (^DNK (^argasovotoargasovoto

pravilopravilo););

DifrakciskiteDifrakciskite

studiistudii

nana

DNK so DNK so IksIks zracizraci

nana

RozalindRozalind

FrenklinFrenklin

i i MorisMoris

VilkinsVilkins).).


СостанСостан нана базитебазите вово ДНКДНК одод различниразлични организмиорганизми


AnalizaAnaliza

nana

DNK so DNK so difrakcijadifrakcija

nana

IksIks

zracizraci ((RozalindRozalind

Franklin i Franklin i MorisMoris

VilkinsVilkins))


OsobiniOsobini nana modelotmodelot DNKDNK

DveDve

verigiverigi

svrtenisvrteni

ednaedna

konkon

drugadruga

desnorakodesnorako

((konkon

~~asovnikotasovnikot).).

DeveteDevete

verigiverigi

se se antiparalelniantiparalelni

((poka`uvaatpoka`uvaat

sprotivnasprotivna

polarnostpolarnost).).

[[e}ernoe}erno

fosfatnitefosfatnite

grupigrupi

se se nana

nadvore{natanadvore{nata

stranastrana

odod

dvojniotdvojniot

heliksheliks..

BaziteBazite

odod

sprotivnitesprotivnite

bazibazi

((komplementarnikomplementarni

baznibazni

paroviparovi) se ) se povrzanipovrzani

so so hidrogenskihidrogenski

vrskivrski, A:T , A:T so so dvedve, a G:C so tri , a G:C so tri vrskivrski..

BazniteBaznite

paroviparovi

se se oddelenioddeleni

0.34 nm 0.34 nm ednaedna

odod

drugadruga

vovo

DNK, DNK, kompletniotkompletniot

krugkrug

zazemazazema

3.4 nm, 3.4 nm, odnosnoodnosno

desetdeset

bazibazi

vovo

edeneden

krugkrug. . Nadvore{niotNadvore{niot

dijametardijametar

nana

heliksotheliksot

e 2 nm.e 2 nm.

[[e}ernoe}erno--fosfatnitefosfatnite

grupigrupi

odod

dvojniotdvojniot

heliksheliks

sozdavaatsozdavaat

golemigolemi

((po{irokipo{iroki) i ) i malimali

((potesnipotesni) ) `̀lebovilebovi

((dupkidupki).).

NobelovaNobelova

nagradanagrada

vovo

1962 1962 godinagodina

FransisFransis

KrikKrik, , XejmsXejms

VotsonVotson

i i MorisMoris

VilkinsVilkins..


StrukturaStruktura

nana komplementarnitekomplementarnite

baznibazni

paroviparovi

vovo DNKDNK

Adenin:TiminAdenin:Timin

se se

vrzuvaatvrzuvaat

so so dvedve vodorodnivodorodni

vrskivrski, ,

dodekadodeka

Citozin:GvaninCitozin:Gvanin so tri so tri vodorodnivodorodni

vrskivrski


ModeliModeli

nana

razli~nirazli~ni

formiformi

DNK (a) DNK (a) AA--DNK, (b) BDNK, (b) B--DNK, DNK, ((вв),),

ZetZet--DNKDNK


ОсобиниОсобини нана АА--ДНКДНК, , ББ--ДНКДНК

ии ЗЗ--ДНКДНК

Vo Vo rastvorirastvori

obi~noobi~no

se se nao|anao|a

BB--DNK, a so DNK, a so toatoa

i i vovo

kletkitekletkite. A. A--DNK se DNK se nao|anao|a

kogakoga

e e

dehidriranadehidrirana, pa , pa sporedspored

toatoa

jaja

nemanema

vovo kletkitekletkite, , dodekadodeka

zaza

ZetZet--DNK se DNK se diskutiradiskutira

dalidali

jaja

imaima, , vovo

koikoi

kletkikletki

jaja

imaima

i i kakvakakva

e e nejzinatanejzinata

ulogauloga..

OrganizacijaOrganizacija nana

DNK DNK vovo hromozomitehromozomite


VirusniVirusni hromozomihromozomi

VirusiteVirusite

se se fragmentifragmenti

odod

nukleinskanukleinska kiselinakiselina

obikolenaobikolena

so so proteiniproteini, , koikoi

gigi

zarazuvaatzarazuvaat

site site vidovividovi

`̀iviivi

organizmiorganizmi..

GenetskiotGenetskiot

materijalmaterijal

mo`emo`e

dada

bide bide dvoveri`nadvoveri`na

DNK, DNK, ednoveri`naednoveri`na

DNK, DNK,

dvoveri`nadvoveri`na

RNK, RNK, ednoveri`naednoveri`na

RNK, RNK, cirkularnacirkularna

iliili

linearnalinearna..

NekoiNekoi

virusivirusi

imaatimaat

edeneden

hromozomhromozom, , drugidrugi rasfrlanirasfrlani

molekulimolekuli

DNK.DNK.


CirkularnoCirkularno

permutiranipermutirani (a) i (a) i terminalnoterminalno

redundantniredundantni

dvojnodvojno spiralnispiralni

molekulimolekuli

(b) (b)

odod

DNKDNK

TT--parniparni

virulentnivirulentni

bakteriofagibakteriofagi

(T2, T4, T6) (T2, T4, T6) sodr`atsodr`at

edeneden

linearenlinearen

hromozomhromozom

so so

dvojnoveri`nadvojnoveri`na

DNK DNK


BakteriofagBakteriofag X174X174

GiGi

zarazuvazarazuva

E. coli.E. coli. ImaIma

ednoveri`naednoveri`na

DNK DNK kojakoja

e e cirkularnocirkularno

postavenapostavena..


ElektronElektron

mikroskopskamikroskopska

slikaslika

i i dijagramdijagram

nana

bakteriofagbakteriofag

lambdalambda

NegoviotNegoviot

hromozomhromozom

se se menuvamenuva

pome|upome|u linearanalinearana

i i cirkularnacirkularna

forma.forma.


HromozomskataHromozomskata

strukturastruktura

nana bakteriofagotbakteriofagot

se se menuvamenuva

so so

inficiraweinficirawe

nana

E. coliE. coli

Del Del odod

lambda lambda hromozomothromozomot

imaima

dvoveri`nadvoveri`na

komplementarnakomplementarna

strukturastruktura, a , a drugiotdrugiot

del del ednoveri`naednoveri`na

strukturastruktura

kojakoja

se se pretvorapretvora

vovo

cirkularnacirkularna

forma forma kogakoga

}e }e navlezenavleze

vovo

bakteriskatabakteriskata

kletkakletka

i i ostavaostava

dvedve

prazninipraznini

so so koikoi

se se sozdavasozdava

kovalentnokovalentno

povrzanpovrzan

krugkrug..

Koga fagot }e se Koga fagot }e se reproducirareproducira

hromozomothromozomot

se se vra}avra}a

vovo

prvobitnataprvobitnata

forma.forma.


ProkariotskiProkariotski hromozomihromozomi

NajmnoguNajmnogu

odod

prokariotskiteprokariotskite

kletkikletki

sodràtsodràt

edeneden

ednoveriènednoverièn

cirkularencirkularen

DNK DNK

hromozomhromozom..

DrugiteDrugite

imaatimaat

edeneden

iliili

pove}epove}e

hromozomihromozomi

koikoi

se se linearnilinearni

iliili

cirkularnicirkularni

((edeneden

golem i golem i

nekolkunekolku

pomalipomali

nare~eninare~eni

plazmidiplazmidi).).

Vo Vo bakteriitebakteriite


e e

organiziranorganiziran

vovo

gusto gusto klup~eklup~e, ,

nare~enonare~eno

nukleoidnukleoid..

OslobodeniOslobodeni

hromozomihromozomi

odod

liziranalizirana

kletkakletka

nana

E. coli.E. coli.

DolìnataDolìnata

nana


e 1.000 e 1.000 patipati

podolgapodolga

odod

bakterijatabakterijata..

ZaZa

dada

moèmoè

dada

se se smestismesti

vovo

neanea

DNK e DNK e supersvitkanasupersvitkana

((supercoliedsupercolied).).


IlustracijaIlustracija nana

superspiralasuperspirala odod

DNKDNK

A) A) LinearnaLinearna

BB--DNK so 20 DNK so 20 svrtuvawasvrtuvawa..B) B) RelaksirnataRelaksirnata

cirkularnacirkularna

DNK.DNK.C) C) LinearnaLinearna

DNK DNK odvrtenaodvrtena

nana

edniotedniot

krajkraj..D) D) CirkularnaCirkularna

DNK so DNK so soedinuvawesoedinuvawe

nana

odvrtenaodvrtena

DNK.DNK.E) E) EnergetskiEnergetski

pritisnatapritisnata

DNK, DNK, iliili

supersvrtenasupersvrtena

DNK so 20 DNK so 20 helikalnihelikalni

svrtuvawasvrtuvawa

i i dvedve

superhelikalnisuperhelikalni

svrtuvawasvrtuvawa..


ElektronskaElektronska

mikrografijamikrografija

nana cirkularnicirkularni

DNK DNK molekulimolekuli

Relaksirana

(nesvitkana) DNK

Superkolirana

(supersvitkana) DNK

Dvete

molekuli

DNK se prika`ani

so isto

zgolemuvawe


Model Model odod

strukturastruktura

nana

bakteriskibakteriski hromozomhromozom


EukariotskiEukariotski hromozomihromozomi

ImaatImaat

diploidendiploiden

brojbroj

hromozomihromozomi

vovo

skoroskoro

site site somatskisomatski

kletkikletki..

Lu|etoLu|eto

imaatimaat

46 46 hromozomihromozomi, , popo

23 23 odod

sekojsekoj roditelroditel..

Koli~estvotoKoli~estvoto

DNK DNK vovo

haploidniothaploidniot

genomgenom

se se ozna~uvaozna~uva

kakokako

C C vrednostvrednost..

C C vrednostavrednosta

variravarira

pome|upome|u

razniteraznite

vidovividovi, , kakokako

i i pome|upome|u

oddelnioddelni

organizmiorganizmi..

NeNe

postoipostoi

direktendirekten

soodnossoodnos

pome|upome|u


i i kompleksnostakompleksnosta

nana

organizmotorganizmot, , sostojbasostojba

nare~enanare~ena

paradoksparadoks

nana


((amebataamebata

imaima

290 290 milijardimilijardi

bpbp, a ~, a ~ovekotovekot

imaima

3.4 3.4 milijardimilijardi

bpbp

DNK).DNK).


СодржинаСодржина

нана хаплоиднахаплоидна

ДНКДНК

илиили

ЦЦ-- вредноствредност

кајкај

избраниизбрани видовивидови


Mo`naMo`na nukleozomskanukleozomska

strukturastruktura


NukleozomiNukleozomi povrzanipovrzani

zaednozaedno so so vrzuva~kavrzuva~ka

DNK i DNK i H1 H1 histonihistoni

Хроматин во

облик

на

“низа

од топченца”

или

ѓердан


30 nm 30 nm hromatinskahromatinska ni{kani{ka


Model Model nana 30 nm 30 nm hromatinskihromatinski

vlaknavlakna ((diplidipli))

Здиплени

домени30 нм

хроматинска нишка

Нехистонски

протеини

од

хромозомската

макара


MetafazaMetafaza nana

hromozomhromozom oslobodenosloboden

odod histonihistoni


Model Model nana razli~nirazli~ni vidovividovi

hromatinhromatin


VidoviVidovi hromatinhromatin

EuhromatinEuhromatin

HeterohromatinHeterohromatinKonstitutivenKonstitutiven

heterohromatinheterohromatin

FakultetivenFakultetiven

heterohromatinheterohromatin ((BarovoBarovo

telcetelce))


KonsenzusKonsenzus sekvencisekvenci

nana centromeritecentromerite

odod SaccharomycesSaccharomyces cerevisiaecerevisiae

Konsenzus

sekvenca

e sekvenca

koja naj~esto

se nao|a

vo

site organizmi

ili

vidovi.


Model Model nana

kinetohorkinetohor

odod

kvascikvasci


TelomeriTelomeri


GrupiraweGrupirawe nana

sekvencitesekvencite vovo

DNKDNK

EdinstvenaEdinstvena

sekvencasekvenca

nana

DNK (DNK (ednaedna

do do nekolkunekolku kopiikopii). ). KajKaj

~~ovekovek

65% 65% odod

genomotgenomot..

SrednoSredno

povtoruva~kapovtoruva~ka

DNK (DNK (nekolkunekolku

do 100.000 do 100.000 kopiikopii

vovo

genomotgenomot).).

DispergiranaDispergirana


DNK.DNK. InterspergiranaInterspergirana


DNK.DNK.

KratkiKratki

interspergiraniinterspergirani

povtoruva~kipovtoruva~ki

sekvencisekvenci

((SINEsSINEs) )

(100 do 500 (100 do 500 bpbp).). DolgiDolgi

interspergiraniinterspergirani

povtoruva~kipovtoruva~ki

sekvencisekvenci

((LINEsLINEs) )

(=>5.000 (=>5.000 bpbp)) TandemskiTandemski


DNK.DNK.

VisokoVisoko


DNK (100.000 do 10 DNK (100.000 do 10 milionimilioni kopiikopii

vovo

edeneden

genomgenom).).

humanagenetika1-01

Documents

barawe genetski

struktura

moris vilkins

dnk

rnk

tmv

sostav

supersvitkana