Geenitehnoloogia I konspekt (0)

1 Hindamata

GEENITEHNOLOOGIA KORDAMISKÜSIMUSED

Bioteaduste meetodika
Loodusseadused on teaduslike faktide üldistused, mis võimaldavad samaaegselt selgitada mitmeid loodusnähtusi. Bioteaduste uurimisobjektid pärinevad loodusest : biomolekulid, rakud , organismid, populatsioonid, liigid, ökosüsteemid . Kasutatavad meetodid jaotatakse : vaatlus , võrdlus ( võrdlev anatoomi, geenijärjestuse võrdlus), katse (kui muudetakse üht tingimust ja võrreldakse tulemusi nii muudetud kui muutmata tingimustega katse puhul)
TEADUSLIKUD FAKTID
Uurimisobjekt muutuja
TAUSTAINFO KOGUMINE > teadusinfo
Probleemi oletatav vastus ∨
Vaatluste, kastsete korraldamine>HÜPOTEESI KONTROLLIMINE>katse-ja vaatlustulemused
∨
TULEMUSTE ANALÜÜS JA JÄRELDUSED
UUED TEADUSLIKUD FAKTID
HÜPOTEES TÕESTATAKSE või LÜKATAKSE ÜMBER (e HÜPOTEES PEAB OLEMA FALTSIFITEERITAV)
PÄDEVA TEADUSLIKU TEOORIA ALUSEL ON VÕIMALIK
ENNUSTADA NÄHTUSI/FAKTE, MILLE OLEMASOLU HILJEM EKSPERIMENTAALSELT TÕESTATAKSE

Elu organiseerituse tasemed

MOLEKULAARNE tase – molekulaarbioloogia , geenitehnoloogia, süsteemibioloogia (BIOMOLEKULID ainult ELUSlooduses). Esmane organiseerituse tase. Kõikjal, kus on elu, esinevad biomolekulid: sahhariidid , lipiidid , valgud , nukleiinhapped .
ORGANELLI tase – (molekulaarne) rakubioloogia . Uuritakse raku organelle: tuum, ribosoomid , mitokondrid jne. Kui need rakkudest eraldada, ei kanna nad enam elu tunnuseid. Organellide koostööst tulenevad rakkude omadused.
RAKU tase – rakubioloogia. Rakk on elu esmane organiseerituse tase, kus ilmnevad kõik elu omadused.
KOE tase - histoloogia, arengubioloogia /embrüoloogia. Inimesel põhikoed: epiteel -, lihas-, närvi- ja sidekude. Rakkude ehitus ja talitlus on kooskõlas vastavate kudede ja organite talitlusega. Sarnase ehituse ja talitlusega rakud moodustavadki koe.
ELUNDI tase – ERI KOED (Tissues) moodustavad ELUNDID e. ORGANEID (anatoomia, füsioloogia ). Organitest moodustuvad ELUNDKONNAD e. ORGANSÜSTEEMID (füsioloogia) . Elundkond on samuti elu organiseerituse üks tase.

Organismist eraldatuna ei ole ühelgi koel, organ(süsteemil) elu tunnuseid. Seetõttu peetakse rakust järgmiseks oluliseks tasemeks organismi taset.

ORGANISMI tase – organism talitlus sõltub tema elundite(kondanse) koostööst, regulatsiooniga tagatakse sisekeskkonna stabiilsus, neuraalne regulatsioon , humoraalne regulatsioon. Organismid koos omakorda moodustavad POPULATSIOONIDES taseme – ühel asustusalal elavad sama liiki organismid.
LIIGI tase – üks peamisi. Uurib, mis on ühe konkreetse liigi eripära

ÖKÖSÜSTEEMI TASE – organismid + keskkond (st ümbritsev elus- ja eluta lodus – ökoloogia ). Ühisel territooriumil omavahel toitumissuhetes olevad organismid – Kogu ELU KÕRGEIM TASE – BIOSFÄÄR , hõlmab kogu Maad ümbritsevat elu sisaldavat kihti.

Suhkrute lühiiseloomustus
Sahhariidid ehk süsivesikud on orgaanilised ained, mille koostisse kuuluvad süsinik , vesinik ja hapnik. Sahhariidid jaotatakse kolme rühma mono -, oligo - ja polüsahhariidid . Et mono-ja oligosahhariidid on magusamaitselised , nim. neid ka suhkruteks.
Monosahhariidid ehk lihtsuhkrud koosnevad enamasti kolmest kuni kuuest süsinikust. Neist tähtsamad on viiesüsinikulised riboos ja desoksüriboos , mis kuuluvad nukleiinhapete koostisesse. Lisaks on olulised kuuesüsinikulised glükoos ehk viinamarjasuhkur ja fruktoos ehk puuviljasuhkur, mis mõlemad on olulised makroenergilised molekulid, mida organismid kasutavad oma elutegevuseks.
Oligosahhariidid on orgaanilised ühendid, mis on enamuses moodustunud kahe- kolme monosahhariidi (disahhariidid) ühinemisel. Näiteks sahharoos (roo-ja peedisuhkur), mis on moodustunud glükoosi ja fruktoosi ühinemisel, maltoos ehk linnasesuhkur , mis on moodustunud kahest glükoosijäägist ja laktoos ehk piimasuhkur , mis on moodustunud glükoosist ja galaktoosist. Neid suhkruid kasutatakse samuti peamiselt energia saamiseks.
Polüsahhariidid on kõrgmolekulaarsed orgaanilised ühendid, mis koosnevad monosahhariidide lülidest ehk monomeeridest. Tuntumad polüsahhariidid on tärklis, mis on fotosünteesi käigus sünteesitud glükoosi varu (talletunud tärklise kujul), tselluloos , samuti sünteesitud glükoosist ning mis on taime rakukesta ja tugikoe rakkude peamine koostisosa , kitiin , lülijalgsete välisskeleti ja seente rakukesta peamine koostisosa, ja glükogeen, loomne tärklis, mida sälitatakse glükoosivarudena maksas ja lihastes.
Sahhariide kasutatakse peamiselt energia saamiseks, varuainena ning ehitusliku elemendina.

Lipiidide iseloomustus
Lipiidid on vees mittelahustuvad orgaanilised ühendid, mille alla kuuluvad rasvad ehk lihtlipiidid , õlid , vahad ja steroidid . Lipiide kasutavad organismid energiaallikana, nende oksüdeerumisel vabaneb 2 korda rohkem energiat ehk 38,9 kJ/g kui sama koguse sahhariidide või valkude lagunemisel. Samuti kaitseb lipiididest moodustunud rasvkude kõhuõõnes paiknevaid organeid kahjulike välismõjude eest ja aitab välitada keha liigset jahtumist(loomad).
Rasvad ehk lihtlipiidid on glütseroolist ja rasvhappejääkidest koosnevad estrid. Mida rohkem on rasvhappejääkides kaksiksidemeid, seda vedelam rasv on (esinevad nii taimede kui ka loomade rakkudes)
Lihtlipiidide ühinemisel teiste keemiliste ühenditega moodustuvad liitlipiidid , näiteks rakumembraani koostisesse kuuluvad fosfolipiidid.
Õlid on vedelad rasvad, mille rasvhappejäägid sisaldavad ohtralt kaksiksidemeid. Vahad on lipiidid, mille molekulides esinevad glütserooli asemel muud alkoholid , näitek taimsed vahad puuviljadel, okastel, mis täidavad kaitsefunktsiooni; loomsed vahad näiteks mesilasvaha ( mesilaste kärjed). Steroidid madalmolekulaarsed tsüklilised ühendid, mille hulka kuuluvad kolesterool , hormoonid ja vitamiin D. Hormoonid on bioaktiivsed ained, mis reguleerivad ja koordineerivad samaaegselt mitme elundkonna talitusi, näiteks neerupealised hormoonid ja suguhormoonid testosteroon ning östrogeen .
Kokkuvõte- lipiidide funktsioonid

Energeetiline funktsioon. Lipiidide koostises olevad rasvhapped on olulised energia saamise seisukohast – lipiidid on kõige energiarikkamad inimtoidu komponendid: 1g annab 38,9 kJ, so 9,3 kcal
Ehituslik funktsioon. Fosfolipiidid ja kolesterool kuuluvad rakumembraani koostisse.
Varuaine funktsioon. Loomadel varurasv , taimedel õlid seemnetes, viljades ja mesilaskärjed (vahad).
Ainevahetuslik funktsioon. Metaboolse vee teke - lipiidide lõplikul lõhustumisel moodustuvad vesi ja süsihappegaas . Omane kõrbeloomadele nagu kaamel , kes üldse ei joo.
Kaitsefunktsioon.

Nahaalune lipiidide kiht, kui ka siseorganite ümber olevad lipiidid kaitsevad mehhaaniliste põrutuste eest.
Nahaalune lipiidide kiht kaitseb keha mahajahtumise eest.
Veelindudel kaitseks märgumise eest.
Rasvkoes võivad talletuda kehavõõrad ained ( mürgid ).
Pruun rasvkude, kus toimub aktiivne rasvhapete lõhustumine on oluline imikute soojusregulatsioonis, samuti talveunest ärkavatel loomadel aga ka talisuplejatel.
Lahusti funktsioon. Veres olevad lipoproteiinid kannavad rasvlahustuvaid vitamiine organismi kõikidesse kudedesse.

Aminohapete ja valkude lühiiseloomustus
Valgud ehk proteiinid on aminohapetest moodustunud polümeerid. Erinevaid aminohappeid on valkudes kuni 20.
Aminohapped koosnevad aluseliste omadustega aminorühmast (NH2), happeliste omadustega karboksüülrühmast (COOH) ning molekuli ülejäänud osa on erinev kõigil aminohapetel. Selletõttu ongi neil mitmesugused keemilised omadused. Igal aminohappel on L ja D isomeer, need on käelised.
Aminohappeid tähistatakse kolmetäheliste lühenditega. Aminohapete omadused mõjutavad nende asukohta valgus : laenguta on hüdrofiilsed ja asuvad valgu välispinnal; Mittepolaarsed on hüdrofoobsed ja need valgu sisepinnal; aluselised ja happelised on polaarsed ja paiknevad valgu välispinnal.
Valke sünteesitakse raku tsütoplasmas paiknevates ribosoomides. Kahe aminohape reageerimisel moodustub nende vahele kovalentne side ehk peptiidside, eraldub vee molekul . Valgu molekulis on peptiidsidemega ühendatud sadu või isegi tuhandeid aminohappejääke. Enamus valke koosneb ühest ahelast , kuid osa ka kahest või enamast ahelast. Valkudel on mitmesuguseid ruumilisi struktuure. Valkudes on kolm osa: N-terminaalosa, peptiidsidet moodustav osa ja C-terminaalosa.
Peptiidsidemete süntees toimub alati kindlas suunas: N- terminus→C-terminus.
Valgu aminohappelist järjetust nimetatakse valgu esimeseks struktuuriks. Nt insuliinil on see Phe- Val- Asn- Gly....jne. Teist järku struktuur tekib polüpeptiidi keerdumisel heeliksiks (struktuuri hoiavad koos vesiniksidemed ). Molekuli edasisel kokkukeerdumisel moodustub kolmandat järku struktuur gloobul (keraja kujuga). Kõigil valkudel gloobulit ei moodustu. Kui omavahel ühinevad kaks või enam polüpeptiidi, moodustub valk, mille puhul räägitakse neljandat järku struktuurist.
Valkude ülesanded:

Ensüümis – kiirendavad reaktsioonide kiirust, kõrge spetsiifilisus, iga reaktsiooni jaosk on oma ensüüm (amülaas, lipaas )
Ehituslik funktsioon – karvad, küüned, sõrad, kabjad
Transportfunktsioon – molekulid rakku sisse ja sealt välja
Retseptorfunktsioon – retseptorvalgud edastavad infot väliskeskkonnast raku sisemusse .
Regulatoorne funktsioon – valgulised hormoonid
Kaitsefunktsioon – antikehad, mis võitlevad organismidele mitteomaste ühendite vastu
Energeetiline funktsioon – seda alles siis, kui kõik teised varud on ammendunud

Valkude puhul uuritakse nende struktuuri, funktsiooni(mis siis juhtub, kui antud valku enam organismis poleks, antud valku kodeerivat geeni poleks); raku- ja koesisest paiknemist; keemilisi reaktsioone ja metabolismi; reaktsiooni kiirust (ka teiste biomolekulide puhul uuritakse neid)
Zn sõrme abil seonduvad osa DNA-seonduvad valgud DNA-le geeniregulatsiooniks.
Valgud seovad spetsiifiliselt teisi molekule (ligande) tänu oma 3-D struktuurile, sellest sõltuvad valgu bioloogilised omadused

Nukleiinhapete lühiiseloomustus
Nukleiinhapped- on polümeerid, mille monomeerideks on nukleotiidid .
Nukleiinhappeteks on :

RNA ( ribonukleiinhape ) – osaleb geneetilise informatsiooni avaldumises . Koosneb ribonukleotiididest. Moodustunud lämmastikaluse, riboosi ja fosfaatrühma liitumisel. Neli erinevat nukleotiid (lämmastikalused): A, G, C, U (A=T, G=C)

RNA esmane struktuur - primaarstruktuur . Nukleotiidijääkide hulk ja järjestus RNAs. Tekib sünteesijärgselt.
Teisene struktuur. Molekul, milles üksikahelalised lõigud vahelduvad kaksikahelaliste lõikudega. Omavahel paarduvad (tRNA)

DNA (desoksüribonukleiinhape)- päriliku info süilitamine ja selle täpne ülekanne tütarrakkudele. Koosneb desoksüribonukleotiididest. Neli erinevat nukleotiidi: A, G, C, T. Moodustunud lämmastikaluse, desoksüriboosi ja fosfaatrühma liitumisel. Nukleiinhapete sünteesil on kindel suund: 5´ (prim) ots + 3´ (prim) ots. Kaksikahelaline, nn biheeliks . Ahelad on antiparalleelsed: üks ahel:-5´ ots, teine-3´ots.
DNA´l on kolm struktuuri:

DNA esmane struktuur - nukleotiidijääkide hulk ja järjestus DNA üksikahelas. Üksikahelaline DNA esineb rakus sünteesiprotsessides ja teatud viirustes.
2) DNA sekundaarstruktuur - DNA levinuim esinemisvorm. (biheeliks ja kaksikspiraal)
3) DNA tertsiaalstruktuur - tekib DNA ja valkude koosmõjul. DNA + valgud = kromosoomid .

REPLIKATSIOON (DNAlt DNA)
TRANSKRIPTSIOON (DNAlt mRNA ja rRNA)
TRANSLATSIOON (mRNAlt VALK)
Biofunktsioonid
1. kolme fosforhappe jäägiga nukleotiidid osalevad energiasalvestamises (ATP ja GTP osalevad energia salvestamises, neil on makroenergilised sidemed)
2. ühe fosforhappe jäägiga nukleotiidid nt AMP ja GMP on nukleiinhapete ehitusüksusteks, mitmed nukleotiidid on liitensüümides mittevalguliseks osaks (tavaliselt kohaks, kus toimub reaktsioon) osad nukleotiidid on antibiootilise toimega (tapavad baktereid)
3. tsüklilise ehitusega nukleotiidid nt cAMP on biosignaalide vahendajad (virgatsühendid ehk käskjalad)
4. disainitud ehitusega nukleotiidid on vähirakkude vastased ravimid (keemiaravi ehk kemoteraapia )
(Nukleotiidid on
a) substraadiks nukleiinhapete sünteesil
b) energiakandjad
c)Tsüklilised nukleotiidid on signaalimolekulid ja regulaatorid raku metabolismis ja reproduktsioonis)

Millised on peamised erinevused DNA ja RNA vahel:

Suhkrujääk erinev
Tümiin-Uratsiil
Kaheahelaline/üksikahelaline
RNA omab katalüütilist funktsiooni

Peamisteks erinevusteks on 3, 1 ja 4
Tunnus
DNA
RNA
1) monomeer
desoksüribonukleotiid
ribonukleotiid
2)sahhariid
desoksüriboos
riboos
3)N-alused
A=T, G=C
A=U, G=C
4)struktuur
biheeliks , so kaks ahelat , mis on kruvikujuliselt keerdunud
üks ahel
5) klassid
tRNA, rRNA, mRNA jt
6)ülesanne
päriliku informatsiooni säilitamine ja edasiandmine
pärilikkuse realiseerimine
7)leidmine
tuumas, mitokondrites, kloroplastides
tuumas, mitokondrites, kloroplastides, ribosoomis, tsütoplasmas

Kolm põhilist RNA-de klassi rakkudes, nende funktsioonid
On kolm põhilist RNA-de klassi:

informatsiooni RNA (mRNA)- sünteesitakse rakutuumas DNA ühe ahela järgi. See toob geneeetilise info rakutuumas asuvatest kromosoomides tsütoplasmas olevatesse ribosoomidesse (valgusünteesi toimumiskohta). Kodeeriv (pp-st)

transport RNA (tRNA) ülesandeks on mRNA molekuliga ribosoomidesse saabunud geneetilise info lahtimõtestamine. Vastavalt sellele toovad tRNA molekulid kohale ”õiged” aminohapped ja lülitavad need sünteesitava valgu ahelasse. Selle lülitamise koha tunneb ära tRNA antikoodon . Iga tRNA suudab siduda ainult üht kindlat aminohappet. Adapterid valgusüneetsil (pp-st)

ribosoomi RNA (rRNA)- kuulub ribosoomi koostisesse ja sünteesib peptiidsidemeid aminohapete vahel. Ribosoomide struktuur- ja katalüütilised elemendid
Kujundlikult öeldes mRNA ”ütleb, kuidas valku teha”,tRNA toob selleks ”ehituskive” ning rRNA on ”tootmishoone” üheks moodustajaks.
Lisaks on palju väikste RNA-de klasse .

Prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude peamised erinevused

Rakutuum
geenis intronid , pre-mRNA läbib splaisingu, modifitseeritakse (5’cap ja 3’polüA-saba) ja eksporditakse tuumast tsütoplasmasse
transkriptsiooniks on vaja aktivaatorvalke
promootorid on keerulisemad
üks mRNA kodeerib eukarüootidel ainult ühtevalku, prok mitut

Prokarüootsed e eeltumsed rakud
Eukarüootsed e päristuumsed rakud
1)tüübid
bakterid
taimede, loomade, seente rakud ja protistid
2)tuum
puudub, selle asemel on tuumapiirkond
on kahemembraaniga ümbritsetud tuum
3)tuumamebraan
puudub
on olemas
4)DNA
DNA hulk on väiksem, on üks rõngaskromosoom
DNA´d on rohkem, on lineaarsed (alguse ja lõpuga) kromosoomid
5)sisemembraanistik(tsütopalsma-võrgustik, organellid )
puudub
on arenenud
6) tsütoplasma
jäik ja liikumatu
vedelam ja liikuv

Raku- ja rakutuumamembraani lühiiseloomustus.
Membraan eraldab raku sisekeskkonda väliskeskkonnast, kaitseb seda kahjulike mõjude eest ja ühendab rakke omavahel.
Rakutuumaümbris koosneb kahest membraanist. Membraanides paiknevad poorid, mille kaudu toimub ainete liikumine tuuma sisemusse ja sealt välja. Ehituselt on tuumamembraan sarnane rakumembraaniga.
Rakumembraan koosneb põhiliselt fosfolipiididest ja valkudest. Ainete transport toimub läbi rakumembraani, eristatakse aktiivset (rakk kulutab energiat) ja passiivset (energiat vaja ei ole) transporti.
Passiivsed on difusioon ja osmoos (molekulid liiguvadmadalamast kontsentratsioonist kõrgemasse ja sellega tekitab rakus osmootse rõhu).
Membraani ehituses olevad transportvalgud osalevad aktiivses transpordis. Need juhivad läbi membraani ainult kindlaid aineid. Ka retseptorvalgud on membraanis, osalevad infovahetuses väliskeskkonnaga.

Membraansete organellide ehitus ja funktsioon
Endoplasmaatilise retiikulumi (e tsütoplasmavõrgustiku) lühiiseloomustus
Raku tsütoplasmat läbib endoplasmaatiline retiikulum e tsütoplasmavõrgustik. Eristatakse siledapinnalist ja karedapinnalist tsütolasmavõrstikku.

siledapinnaline tsütoplasmavõrgustik e sile endoplasmaatiline retiikulum (sER) on membraanse ehitusega kanalikeste ja tsisternite süsteem. sER ülesanneks on lipiidide ja süsivesikute süntees ning ainete transport.

karedapinnaline tsütoplasmavõrgustik e karedapinnaline endoplasmaatiline retiikulum (rER) on membraanse ehitusega kanalikeste ja tsisternite süsteem. rER pinnal paiknevad ribosoomid, mis sünteesivad valku. Peale seda rER ülesannek on ainete transport raku sees.
Lüsosoomide funktsioon
Lüsosoomid on ühekordse membraaniga ümbritsetud põiekesed, mis sisaldavad ensüüme. Ensüümid lõhustavad rakkudesse transporditud toitaineid, jääkprodukte ja surnud organelle.
Ühed lüsoomid sisaldavad üksnes ensüümvalke, teised laguntatavaid aineid ja neid lõhustavaid ensüüme.
Golgi kompleksi funktsioon
Tsütoplasma võrgustikuga on seotud ka Golgi kompleks . Golgi kompleks koosneb üksteise kohal asetsevatest plaatjatest tsisternikestest, põiekestest ja neid ühendavatest kanalitest. Kõik need osad on ümbritsetud membraaniga.
Golgi kompleksi ülesanneks on valkude kõrgemat järki struktuuride kujundamine ja pakkimine sekreedipõiekestesse ja lüsosoomidesse ning ainete pakendamine. Golgi kompleks osaleb ka rakumembraani uuendamises ja taimerakkudes ka rakukesta moodustamises.

Mitokondrite ja kloroplastide ehitus ja funktsioon
Kloroplastide ehitus ja funktsioon
Kloropalstid sisaldavad rohelist pigmenti klorofülli, mis on oluline fotosünteesiprotsessis. Kloroplastid paiknevad peamiselt lehtede rakkudes.
Kloroplast on ümbritsetud kahe membraaniga. Kloroplasti sisemuses paiknevad membraanidest moodustunud kotjad moodustised- lamellid . Üksteisega kohakuti painknevad lamellid moodustavad lamellide kogumikke. Lamellide membraanides on klorofülli molekulid. Lisaks sellele on kloroplasti sisemuses DNA, RNA ja valgu molekule. DNA omab pärilikku infot kloroplastile omaste RNA ja valkude sünteesiks. Kloroplast sisaldab ka ribosoome, mis sünteesivad sellele organellile vajalikke valke. Kloroplastides toimub fotosüntees - suhkrute moodustamine süsihappegaasist ja veest valgusenergia abil.
Mitokondrite ehitus ja funktsioon
Mitokonder on rakuorganell, mis on ümbritsetud kahe membraaniga. Sisemembraan moodustab arvukaid kurde ja sopistusi, mida nimetatakse harjakesteks.. Seal leidub mitokondrile omaseid DNA ja RNA molekule. Mitokondri DNA sisaldab geneetilist infot organellille vajalike RNA ja valkude sünteesiks. Valke sünteesitakse mitokondri sees olevates ribosoomides.
Mitukondri ülesanneks on rakuhingamine , energiarikaste ühendite(ATP) süntees, raku varustamine energiaga.

Tsütoskeleti funktsioonid
Tsütoskelett koosneb niitjatest valkudest. Ta moodustab tsütoplasmas võrkja struktuuri, mis ühendab rakumembraani, tuuma välismembraani, tsütoplasmavõrgustiku ja enamiku rakuorganelle. Tsütoskelett on raku tugi- ja liikumissüsteem.
Tsütoskeleti ülesandeks on organellide liigutamine või teatud asendis hoidmine, see on raku toes, mis annab kuju ja vormi.

Bakteriraku ehitus
Kuna bakteritel puudub tuum on nad eeltuumsed e.prokarüoodid. Makterid on üherakulised organismid.
Enamik baktereid on ümbritsetud ühe rakumembraaniga. Membraanist väljapoole jääb kest, mis pole nii jäik kui taimedel ja võimaldab rakul suuremaks kasvada. Kest täidab kaistefunktsiooni.
Tuuma asemel on neil tuumapiirkond e. nukleoid , milles paikneb rõngjas vaid üks kromosoom . Osad bakterid on kaetud kapsliga, mis kaitseb neid keskonna mõjude eest. Veel esineb bakterirakus DNA rõngasmolekul e. plasmiid, mis sisaldavad geene, mis on vajalikud bakteri kasvukeskkonna eripärast tulenevate ensüümide sünteesiks (tänu nendele jäävad bakterid ekstreemsetes oludes ellu, muidu oleks elujõuetu). Bakterirakus puuduvad membraanidest koosnevad rakustruktuurid ja membraanidega ümbritsetud organellid. Ribosoomid neid onVees elavatel bakteritel on gaasivakuoolid.

Rakukesta ehitus ja funktsioon
Kesta põhiline koostisosa on tselluloos ning see ümbritseb rakku. Üks põhilisi ülesandeid on tugifunktsioon, st hoiab organismi püsti. Teine on kaitsefunktsioon, sest kest on väga vastupidav nii mehhaanilistele kui ka kliimateguritele. Kaitsefunktsiooni seisukohalt on oluline roll puitunud vartel moodustuval korokkoel. Seal on kest nii paksenenud, . et organellid ja tsütoplasma on hävinud. See tagab, et kahjulikud mõjud ei tungi taime sisemusse. Rakukestal ka transportfunktsioon ( juhtkimpude võrgustik)

Eukarüootide riigid ja nende peamised tunnused
Eukarüootide riigid ja nende peamised tunnused

TAIMED

-autotroofsed organismid
-olemas plastiidid (koroplastid, kromoplastid )
- rakukest koosneb tselulloosist

LOOMAD

- rakukest puudub
- heterotroofse toitumisega organismid
- hulkraksed päristuumsed organismid

PROTISTID

tavaliselt üherakulised organismid (puudub liitsruktuur)
võivad olla nii heterotroofsete kui ka autotroofsete organismidena
mõnedel protistidel puuduvad mitokondrid
tavaliselt elavad vees, niisketes paikades ja loomadekehas
erinevad kehavormid

SEENED

-rakukest koosneb kitiinist
- heterotroofsed organismid
- osmotroofiline toitumine

Seeneraku ehitus
Seeneraku tsütoplasmas on samad organellid, mis on loomarakuehituses (tuum, ribosoomid, mitokondriid, lüsosoom , Golgi kompleks, tsütoplasma, tsütoplasmavõrgustik). Kuna seened on heterotroofse ehitusega, siis puuduvad neil taimerakule omased plastiidid ja vakuoolid . Üherakulised pärmseened on ümarad, aga hulkraksete seente hüüfe moodustavad rakud on pikad ja silindrikujulised. Rakkude otstes on avad, mille kaudu liiguvad tsütoplasma, organellid ja rakutuum teise rakku. Mõnel seeneliigi rakul need avad puuduvad, ja siis koosneb seeneniit ühest hulktuumsest rakust.
Seeneraku ehitus:
Seenerakk on ümbritsetud membraaniga (sarnaneb looma ja taimeraku omaga ).
Membraanist väljapoole jääb rakukest koosneb kitiinist. Rakukest kaitseb, toestab rakku ja annab talle kindla kuju. Kuna enamik seeni toitub kogu keha pinnaga, siis liiguvad vesi ja selles lahustunud ained läbi rakukesta ja membraani tsütoplasmasse osmoosi teel. Seeneraku keskosas asub kahe membraaniga ümbritsetud rakutuum.Tsütoplasmas paiknevad mitokondrid varustavad rakku energiaga.

Tuum

Tuumake

Ribosoomid

Mitokondrid

Lüsosoomod

Golgi kompleks

Tsütoplasmavõrgustik

Tsütoplasma

Tsütoskeleet

Rakukest (kitiinist)

Mõnedel on vakuool gaasiga

Rakumebraan

Taimeraku ehitus
Taimerakule on iseloomulikud vakuoolid, plasmiidid ja rakukest.
Mitokondrid varustavad rakku energiaga, mida on vaja tema elutegevuseks ja olemasolevate rakustruktuuride säilitamiseks. Hapnikku tarbides muundavad nad süsivesikutes ja rasvades peituva energia rakkudele kättesaadavaks . ON KA LOOMRAKUS.
Tsütoplasma on raku sees. See sisaldab rohkesti vett ning selles on lahustunud orgaanilisi ja anorgaanilisi aineid, Rakumembraan eraldab rakku teistest rakkudest kui ka ümbritsevast keskkonnast.
ON KA LOOMARAKUS.
Vakuool on õhukese membraaniga ümbritsetud vee ja selles lahustunud ainete mahuti.
Kloroplastid on plastiidid, milles toimub fotosüntees. Neis valmistatakse orgaanilisi aineid, kasutades päikese energiat.
Rakukest (koosneb tselulloosist) annab taimerakule tugevuse ja kuju. Läbi rakukesta ja rakumembraani pooride toimub aine- ja energiavahetus.

Tuum

Tuumake

Ribosoomid

Mitokoondrid

Lüsosoomid

Golgi kompleks

Tsütoplasmavõrgustik

Tsütoplaasm

Tsütoskeleet

Rakukest (tselluloosist, ligniinist, pektiinist.)

Vakuool

Plastiidid (Leukoplastod, hloroplastis ja hromoplastid)

Rakumembraan

Loomaraku ehitus. Põhilised loomsed koed.
Loomaraku ehitus – mikrotuubulid, mitokonder, tuum (tuumake, tuumamembraanid kromatiin ), tsütoplasma, lüsosoom, Golgi kompleks, siledapinnaline/karedapinnaline tsütoplasmavõrgustik, ribosoomid, rakumembraan, tsentriool , mitokonder
Epiteelkude – rakud paiknevad tihedalt üksteise vastas, rakuvaheaine peaaegu puudub. Epiteelkude moodustab naha pindmise osa ja ümbritseb siseorganeid, kaitseb teisi kudesid keskkonnamõjutuste eest.
Lihaskude – rakud on piliku kujuga ja sisaldavad valgulisi müofibrille, mis võimaldavad muuta rakkude mõõtmeid. Eristatakse skeletilihastesse kuuluvat vöötlihaskudet ja siseelundite kostisesse kuuluvat silelihaskudet ja südamelihaskudet. Närviimpulsi toimel lihasrakud lühenevad ning koos sellega tõmbuvad kokku ka lihased.
Sidekude – rakud asetsevad hajusalt, enamasti palju rakuvaheainet. Näiteks luukude, rasvkude ja veri. Sidekude ühendab elundite koostisesse kuuluvad koed ühtseks tervikuks ja täidab ka kaitseülesannet.
Närvikude – rakud ehk neuronid on varustatud pikkade jätketega. Sellest on moodustunud pea- ja seljaaju ning nendest lähtuvad närvid ja närvisõlmed. Omane on erutuvus ja erutuse juhtimine. Närvikude ühendab organismi ühtseks tervikuks.

Kudede uuenemine: rakkude jagunemine, suremine, tüvirakud , diferentseerumine .
Rakkude jagunemine : oluline osa on tsentrosoomil. See koosneb kahest teineteise suhtes risti paiknevast silindrilisest tsentrioolist. Kumbki tsentriool koosneb mikrotuubulitest. Igas loomarakus vaid üks mikrotuubul , mis oaikneb rakutuuma lähedal. Raku jagunemisel lähtuvad neist kääviniidid, mis osalevad kromosoomide või kromatiidide jaotamises tütarrakkude vahel.
Hulkraksetes organismides on spetsialiseerunud ehk TERMINAALSELT (lõplikult) DIFERENTSEERUNUD rakud (nt neuronid, nahapinna rakud) sageli jagunemisvõime kaotanud.
Kude uuendatakse tänu TÜVIRAKKUDELE (stem cells), mis jagunevad assümeetriliselt – st üks tütarrakk kahest suudab edasi jaguneda, kuid teine tütarrakk asub diferetsneeruma ehk eristuma, omandades antud rakutüübile spetsiifilsied tunnused (kuju, funkstsiooni jne). VANAD RAKUD surevad programmeeritud rakusurma ehk APOPTOOSI käigus.
Tüvirakud diferentseeruvad mingi kindla koe rakuks.
Rakkude juures keskonnas asuvad spetsiifilised valgulised (kasvu) faktorid ja signaalmolekulid suunavad rakkude diferentseerumist. INDUKTSIOONI abil – näiteks lahustuv signaalmolekul indutseerivast rakust seostub tüviraku rakupinna retseptorile, mis seejärel omandab ensümaatilise aktiivsuse ja edastab signaali järgnevatele molekulidele nende ensümaatilise modifitseerimie abil (nt fosforüülimise ehk fosforo lisamise aminohapetele seriin, türosiin või treoniin ). Need omakorda modiftseerivad järgmisi valke. Signaaliülekande raja (ahela) viimane aktiveeritud lülivalk liigub tuuma ja osaleb antud rakutüübi funktsioneerimiseks vajalike geenide ‘’sisselülitamises’’.
Tüviraku potentsus (võime diferetseeruda eri rakutüüpideks) väheneb diferentseerumise käigus järk-järgult. Näitena luuüdi tüvirakk .

Rakkudevaheline signaliseerimine
Rakud kasutavad selleks, et omavahel signaale vahetada ning infot edasi anda, seda on vaja nende protsesside kontrollimisel:

Rakkude jagunemine
Rakkude spetsialiseerumine/diferentseerumine
Rakkude interaktsioonid (ehk rakk-rakk interaktsioonid)
rakkude liikumine

Rakkudevahelised signaalid jaotuvad:

vahemaa järgi, mille tagant nad toimivad :
Jukstakriinsed (juxtacrine) – otsene, st signaali andev ja vastuvõttev rakk kõrvuti, nii ligandmolekul signaali andvas rakus kui retseptormolekul signaali vastuvõtvas rakus on transmemmbraansed (st asuvad rakumembraanis )
Parakriinne – signaali edastamine lühikese vahemaa taha (nt neurotransmitterid ehk sünapsites toimivad signaalmolekulid)
Endokriinne signaliseerimine – signaali edastamine pika vahemaa taha (hormoonid – nt insuliin, kasvuhormoon ) (Autokriinne (rakust vabanev rakk mõjutab sama rakku)
spetsiifiliste signaali edastamiseks ja vastuvõtmiseks kasutatavate molekulide järgi, mida antud signaalirajas kasutatakse (Sonic hedgehog, Notch, retseptor -türosiinkinaasid)

Geenitehnoloogia mudelorganismid

BAKTERID: E. coli ( soolekepike ) ja tema+ teiste bakterite viirused (kasutatakse replikatsiooni, transkriptsiooni ja translatsiooni uurmisel, molekulaargeneetika )

Seened: ainuraksed : pärm(kasutatakse DNA replikatsiooni, transkriptsiooni, translatsiooni uurimisel , ka rakkude jagunemist) ; Filamentsed seened

KÕRGEMAD TAIMED – põllumajanduslikud taimed NISU ja RIIS(üheiduleheliste taimede mudelorganism), müürlook (kasutatakse taimede arengu uurimisel; hea kasutada, sest odav, kiire areng, väike genoom )

HULKRAKSED LOOMAD
SELGROOTUD: varbruss (arengu-ja neurobioloogia mudelorganism, sest koosneb vähestest rakkudest, apoptoosi uurimine), äädikakärbes ( embrüo areng, klassikaline geneetika -tunnuste pärandumine
SELGROOGSED: Sebrakala(eelkõige oluline alusuuringutes; hea, sest selgroogne, odav, võimalikud geneetilised katsed; lisaks on embrüonaalset arengut kerge jälgida, sest ambrüod läbipaistvad ja palju marja Hiir , Rott
Mudelorganisme kasutatakse, sest
EETILISED PÕHJUSED – me ei tee katseid oma liigikaaslastega (v.a ravimikatsed vms), sest seda ei peeat ühiskonna eetiliseks.
MAJANDUSLIKUD PÕHJUSED – üldiselt ei tohiks mudelorganismi kasutamine olla liiga kallis (ehk elevantide ja vaaladega ei tehat katseid)
AJALOOLISED PÕHJUSED – mõni mudelorganism osutus domineerivaks nt seda esimest korda kasutava teadlase visaduse tõttu (nt S. Brenneri üleminek bakteriviirustelt molekulaargeneetika pühitõded uurimselt varbussi embrüo arengu ja käitumise geneetiliste mehanismide juurde 40-45 a tagasi)
EVOLUTSIOONILISED (TEADUSMETODOLOOGILISED) PÕHJUSED – mudelorganismi omadused peaksid (võiksid) adekvaatselt peegeldada võimalikult palju evolutsiooniliste sugulasrühmade (taksonite) omadusi (nt kärbse puhul vähemalt kõikide putukate/lülijalgsete ja mitte ainult kahetiivaliste putukate omadusi;, samas olles ehituselt ja funktsioonilt lihtsam kui organism, mille mudeliks antud mudelorgnism on (nt hiire/roti aju uuritakse, et mõista inimaju; mitte vastupidi!!!) (BIO) MEDITSIINILISED - luua erinevaid loomseid mudelorganimse, mis peegeldaksid inimese erinevaid haiguslikke seisundeid ja nende tekkemehanimse.
Mudelorganismi eeldused otsegeneetika ehk klassikaline geneetika(mutantne fenotüüp teada, sellele vastavat geeni ei teata)

Palju järglasi, keda odav ülal pidada
Embrüod kergesti ligipääsetavad
Mutantsete fenotüüpide identifitseerimine hõlbus
Positsioonilise kloneerimise võimalikkus

Mudelorganismi eeldused Pöördgeneetika - geeni järjestus tuntud, funktsiooni ei teata

Geenide DNA järjestuse teadmine
Geenide inaktiveerimise võimalus (nokaut)

DNA pakkimine, kromosoomide ehitus
Kromosoomid on autosoomid, sugukromosoomid, diploidne (genoomi on 2), haploidne(ühekordne genoom), trisoomia(XXX- sündroom )
Kromosoomide ehitus
Kromosoom tekib vaid jagunemise ajaks (mitoosi,-meioosi protsessiks ) - DNA ja valgu molekulide kompleks (nukleoproteiin), milles sisalduvad geenid määravad pärilikke tunnuseid. Kromosoomid koosnevad DNA´st ja sellele kinnitunud valgumolekulidest. Valgu molekule nimetatakse histoonideks. Kromosoomides asuvad geenid.
Kromosoomis asuvad lineaarses järgnevuses ja kindla paiknevusega geenid ning mitmesugused mittegeensed nukleotiidijärjestused ( lookused ). Kromosoom sisaldab ühe DNA molekuli massivõrdse koguse aluselisi valke – histoone, varieeruvas hulgas mittehistoonseid (happelisi) valke ja vähesel hulgal RNAd . Seda kromosoomi koostisainete kompleksi nim. kromatiiniks.

Lineaarne kromosoom – replikatsiooni originid(DNA sünteesi alguspunkti), tsentromeer (tütarkromosoomide jagunemine), kaks telomeeri (kromosoomi tervikliku struktuuri säilitamine paljude jagunemiste käigus)
Kromatiin=DNA + valgud
Eukromatiin – lahtipaktud kromatiin(geenid ekspresseerunud)

Heterokromatiin – kokkupakitud (geenid vaigistunud)
Histoonid

Aluselised valgud
Reguleerib kromatiini struktuuri ja geenide aktiivsust.

DNA replikatsioon
Replikatsioon algab spetsiifilistelt genoomi lõikudelt, mida kutsutakse originideks.

DNA polümeraas katalüüsib replikatsiooni. DNA polümeraasi kopeerimisvigade hulka vähendab ensüümi 3’-5’ eksonukleaasne aktiivsus, mis eemaldab mittepaardunud nukleotiidi.

sünteesib suunas 5’-3’
vajab vaba 3’OH otsa
omab ühtlasi 3’-5’ eksonukleaasset aktiivsust

3’OH tuleb RNA praimerist, mille sünteesib DNA primaas
Juhtahel sünteesitakse pidevana, mahajääv ahel Okazaki fragmentidena

RNaseH lagundab RNA, tühimikud täidab DNA polümeraas ja eri fragmendid ühendab fosfodiestersidemega DNA ligaas

Lisaks osalevad ensüümid, mis ületavad DNA replikatsiooni käigus tekkivaid ruumilisi takistusi

DNA helikaas sulatab kaksikahela lahti
Üksikahelalist DNAd stabiliseerivad valgud
Topoisomeraasid teevad DNA ahelatesse ajutisi auke (nick) ja katkeid (break)

Päristuumsetel rakkudel toimub see enne mitoosi ja meioosi. Matriitssüntees - st, et DNA , RNA ja valgud sünteesitakse olemasolevate molekulide (DNA või RNA) ahelate alusel, mis määravad sünteesitavate molekulide monomeeride järjestuse. Sel teel tagatakse geeneetilise info ülekanne.

Geen ja genoom
Geen- DNA järjestuse lõik, funktsionaalne ühik, mis kodeerib valku või struktuurset, katalüütilist või regulatoorset RNAd

regulatoorsed järjestused ja kodeeriv ala
kodeeriv ala eukarüootidel koosneb eksonitest (kodeeriv ala, mis on küpse RNA koostises) ja intronitest (transkribeeritav ala, mis lõigatakse RNA-st välja), vt skeemi vihikust.

Genoom- ühes liigiomases kromosoomikomplektis sisalduv geneetiline materjal ehk sisuliselt siis DNA. Inimese genoom koosneb 24 kromosoomist. 3,2 miljardit nukletiidi, HIVil 10 000 nt

Transkriptsioon
Kõigepealt on seal preRNA, mis koosneb eksonitest ja intronitest, siis splaissingu teel (lõigatakse välja) saadakse ainult eksonid , millest moodustub küps RNA, mille järgi saab valgu.
Transkriptsioon- matriitssüntees, mille käigus saadakse DNA molekuli ühe ahela nukleotiidse järjestusega komplementaarne RNA molekul.
Kui geenilt toimub transkriptsioon, nim seda geeni avaldumiseks. Avaldumise järgi jaotatakse geenid 4 gruppi: 1)Samaaegselt kõigis rakkudes avalduvad geenid- rRNA, tRNA. 2)Kindla koe rakkudes avalduvad geenid- insuliini geen kõhunäärmerakk udes. 3)Rakkude mingil kindlal elutegevuse etapil avalduvad geenid, näiteks: loote elundkondade väljaarenemine. 4)Geenid, mis ei avaldu mitte kunagi evolutsioonis, kaotanud oma tähtsuse.
Geenide aktiivsust reguleerivad : struktuurgeenid , mis määravad raku ehituses ja ainevahetuses osalevate valkude, tRNA ja rRNA sünteesi, ning regulaatorgeenid kontrollivad struktuurgeenide avaldumist.

toimub 5’-3’
viib läbi RNA polümeraas

prokarüootidel abifaktor σ

ei vaja praimerit
süntees algab promootorilt ...

kindel DNA signaaljärjestus, seonduvad regulaatorvalgud

... lõppeb terminaatorini jõudmisel

DNA järjestus, kus RNA pol vabastab sünteesitud RNA

Initsiatsioon (RNA pol seondub DNA promootorile ning algab transkript ), pärast seda vabastatkse promootor ning algab elongatsioon (sünteesimine), terminatsioon (elongatsiooni lõppemiseks on vajalik terminatsiooni signaal, lõpuks lõpetatakse süntees)
täpsus: 1 viga iga 10 000 nt kohta

TRANSKRPITSIOON
I. Koht:
Eeltuumsed- tsütoplasmas
Päristuumsed tuumas, mitokondrites, kloroplastides .
II. Aeg:
Eeltuumsetel - kogu raku eluea jooksul
Päristuumsetel enamuse rakutsükli ajast va mitoos ja meioos (siis ei toimu)
III. Eeldused:
1. Üksikahelaline DNA lõik
2. Ensüümid: RNA polümeraas
3. Energeetilised faktorid ATP
4. Nukleotiidid RNA koostises
5. Protsessi kontrollivad ja reguleerivad valgud
IV: Olemus:
Kopeerimistüüp ehk matriitssüntees
V: Komplementaars us
VI: Tulemus:
Transkriptsioonil moodustuvad kõik 3 tüüpi RNA molekulid
Tekivad RNA eelmolekulid, mis vajavad täiendavat töötlust:
eelmolekulist kas eemaldatakse teatud lõigud
jaguneb teatud fragmentideks
lisatakse teatud järjestused
muudetakse keemilist koostist (N-aluseid)

mRNA struktuur prokarüootidel ja eukarüootidel.
Erinevused:

rakutuum
geenis intronid, pre-mRNA läbib splaisingu, modifitseeritakse (5’cap ja 3’polüA-saba) ja eksporditakse tuumast tsütoplasmasse
transkriptsiooniks on vaja aktivaatorvalke
promootorid on keerulisemad

mRNA osad:

avatud lugemisraam e ORF

open reading frame , valku kodeeriv osa translatsiooni initsiaatorkoodonist kuni stopkoodonini

mittekodeerivad järjestused 5’UTR ja 3’UTR
eukarüootidel on 5’cap ja 3’polü-adenosiin-järjestus (polüA saba)

Translatsioon toimub ribosoomidel. RNA molekuli, millelt toimub translatsioon, nimetatakse mRNA-ks (inglise keelest messenger RNA). Prokarüootsetes rakkudes on primaarne transkript üldjuhul ka koheselt transleeritav. Eukarüootses rakus toimub aga primaarse transkripti,pre-RNA, protsessimine transleeritavaks mRNA molekuliks. Enamus eukarüootseid geene rakutuumas sisaldavad endis mittekodeerivaid alasid – introneid, mis vahelduvad kodeerivate piirkondadega – eksonitega. Intronjärjestusi sisaldavatelt geenidelt sünteesitakse transkriptsiooni käigus pre-mRNA, millest seejärel kõrvaldatakse mittekodeerivad järjestused splaissingu (splicing) teel. Slaissingureaktsiooni läbiviimiseks moodustub makromolekulaarne struktuur, mida nimetatakse splaissosoomiks. Enne splaissimist lisatakse pre-mRNA-le 5´-otsa 7-metüülguanosiin ja 3´- otsa polü-A järjestus – polüA saba, mis on 20-200 nukleotiidi pikk. Kõik need protsessid toimuvad rakutuumas. Protsessitud mRNA transporditakse tsütoplasmasse ning alles seal toimub translatsioon. Erinevalt eukarüootidest, kus transkriptsioon ja translatsioon on ajaliselt ja ruumiliselt teineteisest lahutatud, toimuvad prokarüootsetes rakkudes mõlemad protsessid korraga: parasjagu sünteesitavalt mRNA molekulilt algab kohe ka translatsioon.

mRNA protsessing

Prokarüootidel on geeni poolt määratav esmane transkript võrdne mRNA-ga ning ta on ka kohe transleeritav. Eukarüootides toimub aga esmalt eellas- ehk pre-mRNA süntees, misjärel toimub nn. eellas-mRNA protsessing küpseks mRNA-molekuliks.
Protsessimise käigus toimub enne translatsiooni pre-mRNA-lt spetsiifilise järjestuse kõrvaldamine ning transkripti mõlema otsa modifikatsioon . Enamikus eukarüootsetes geenides onmittekodeerivad järjestused e. intronid, mis lõigatakse RNA protsessingul RNA-st välja, ühendades sellega RNA-s geeni kodeerivad järjestused ehk eksonid. Hulkraksete intronid on reeglina palju pikemad (1500 nukleotiidi) kui eksonid (500 nukleotiidi).
Intronite väljalõikamise protsessi nimetatakse geeni splaissinguks. Kogu info introni väljalõikamise (splaissmise) kohta paikneb intronis endas. Valku kodeerivate geenide pre-mRNA splaissingpeab toimuma väga täpselt, et mRNA saaks kodeerida funktsionaalset valku. Intronite täpne väljalõikamine peab toimuma nukleotiidi täpsusega, vastasel juhul läheb lugemisraam paigast ära.
Enne splaissingut lisatakse pre-mRNA 5’-otsa 7-metüülguanosiinmüts ja 3’otsa transkriptsioonijärgselt pärast splaissingut 20–200 nukleotiidi pikkune polü-(A)-järjestus ehk polü-(A)-saba. 7-metüülguanosiinmüts aitab kaitsta kasvavat RNA-ahelat nukleaaside degradatsiooni eest ning eukarüootide mRNA polü(A)-saba suurendab oluliselt transkripti stabiilsust ja tal on tähtis roll mRNA transportimisel tuumast tsütoplasmasse. Küpses mRNA-s on ka mittekodeerivad piirkonnad (ingl. UTR-untranslated regions) – liider (alguses, 5’ osas), treiler (lõpus, 3’ osas)
Splaissingu läbiviimiseks moodustub makromolekulaarne struktuur, mida nimetatakse splaissosoomiks. Kõik nimetatud protsessid toimuvad tuumas. Protsessitud mRNA transporditaksetsütoplasmasse, kus ta transleeritakse. Translatsioon on mRNA-s nukleotiidide järjestusena salvestatud informatsiooni ülekandmine aminohapete järjestuseks sünteesitava valgu molekulis. mRNA nukleotiidide triplettide vastavust aminohapetele valgu molekulis nimetatakse geneetiliseks koodiks.[6][1]
Järelikult on transkriptsioon ja translatsioon eukarüootidel ajaliselt ja ruumiliselt lahutatud. Seevastu prokarüootsetes rakkudes toimuvad transkriptsioon ja translatsioon järjestikku: sünteesitudmRNA osaleb kohe ka translatsioonil .

Geneetiline kood

igat aminohapet polüpeptiidis kodeerib üks nukleotiiditriplett
tripletid ei kattu omavahel ning pole ka väljajäetavaid nukleotiide
kood on kõdunud – ühele aminohappele vastab rohkem kui üks koodon , erinevus on enamasti viimases nukleotiidis
sarnastele aminohapetele vastavad sarnase järjestusega koodonid
stopp -koodonid
koodi universaalsus

Geneetiline kood- on vastavus, kus mRNA kolm järjestikust nukleotiidi (st. koodon) määravad ära ühe aminohappe paigutuse valgu molekulis.

Translatsioon, tRNAde ja ribosoomide ehitus
Translatsioon
Translatsioon- valgu süntees toimub tsütoplasmas, ribosoomides. Translatsioon- protsess, mille käigus sünteesitakse liigiomaseid valke kõikide talitluste läbiviimiseks organismis. Valgud on liigiomased, st sünteesitud päriliku info alusel. Selle protsessi aluseks on mRNA molekulid.
Translatsiooni protsess toimub ribosoomides. mRNA molekulis on geneetiline kood, mis määrab valgu molekuli aminohapete järjekorra. Geneetiline kood seisneb kolmes järjestikulises nukleotiidis ehk ühes koodonis, millele vastab kindel aminohape.
Geneetiline kood on looduses universaalne, st kehtib kõikide elusorganismid e valkude ülesehituses. Koodonite ja aminohapete seoseid kujutatakse koodipäikese abil. Ühele aminohappele võib vastata kuni 6 erinevat koodonit, kuid üks koodon vastab alati ühele kindlale aminohappele. Üks ja sama nukleotiid mRNA ahelas ei kuulu üheaegselt kõrvutiasetsevatesse koodonitesse.
Esimeseks koodoniks mRNA molekulis on alati initsiaatorkoodon A-U-G (meteoniin). Viimaseks koodoniks on stopp- ehk nonsenskoodon (3 varianti), millele ei vasta ühtegi aminohape
tRNAde struktuur
tRNA on ribonukleiinhape, mis tegeleb rakus aminohapete transpordiga ribosoomi, kus geneetilise koodi alusel lisatakse aminohape sünteesitavasse valguahelasse.
tRNA molekulide sekundaarstruktuuri iseloomustatakse "ristikheinalehe" kujuga. tRNA sekundaarstruktuuri moodustavad 4 kaksikahelalist osa - õlga ja 4 üksikahelalist piirkonda - lingu , mis paiknevad vastavate õlgade otstes. tRNA molekuli otsad asuvad lähestikku, nende paardumisel tekkiv kaksikahelaline osa kannab nimetust " aktseptor - õlg ", selle 3' otsa paardumata nukleotiididele liidetakse estersidemega aminohape. Aktseptor-õlg on 7 aluspaari pikk. T-õlg on saanud oma nime tänu modifitseerunud nukleotiididele, mis asuvad T- lingus . Need nukleotidid on ribosüültümidiin T ja pseudouridiin ψ. T-õla pikkus on 5 aluspaari, T-lingu pikkus varieerub harilikult 7-9 nukleotiidi ulatuses. D-õlg on saanud nime temas leiduva modifitseeritud nukleotiidi dihüdrouridiini D järgi. D-õla pikkus on harilikult 4 aluspaari, D-lingu pikkus on varieeruv . Antikoodon-õlg on alati 5 aluspaari pikk ja nagu nimestki on näha, sisaldab antikoodoni ling kolmest nukleotiidist antikoodonit mis vastab mRNA koodonile. Antikoodoni lingus on alati 7 nukleotiidi. Lisaks neile võivad paljud tRNA molekulid sisaldada lisalingu ja lisaõlga, mille pikkus võib olla suuresti varieeruv.
tRNA molekuli tasapinnaline struktuur
Funktsionaalselt on tRNA molekuli tähtsaim osa antikoodon, mille kolm nukleotiidi paarduvad komplementaarsusprintsiibi alusel mRNA koodoniga, mis on geneetilise translatsiooni ja geneetilise koodi strukturaalseks aluseks. Seetõttu on antikoodoni lingu ruumiline konformatsioon oluline täpse koodon-antikoodon seondumise toimumiseks. Antikoodoni ees paikneb konserveerunud U33 nukleotiid, mille järel teeb tRNA ahel järsu pöörde. Nukleotiid 34, esimene antikoodoni nukleotiid paardub mRNA koodoni viimase 3. nukleotiidiga ja seetõttu on oluline, et koodon-antikoodon seondumine lõppeks just 34. nukleotiidiga ega jätkuks U33 ga, niiviisi määrab tRNA ahelas toimuv järsk pööre ära koodoni pikkuse (3 aluspaari). Antikoodon on sobivas ruumilises struktuuris mRNA koodoniga paardumiseks. Antikoodoni järel paiknevad nn. hüpermodifitseeritud nukleotiidid, mis pole võimelised aluspaare moodustama, nii on tagatud translatsiooni täpsus.
Ribosoomide ehitus ja funktsioon
Ribosoom on kaheosaline molekulaarne masin, mis koosneb rRNA ja valgu molekulidest. Tema ülesandeks on katalüüsida peptiidahela moodustumist, lähtudes DNA pealt transkribeeritud mMRNA järjestusest. rRNAd sünteesitakse tuumakeses, valgud tsütoplasmas, pakitakse tuumakeses.
Ribosoomid koosnevad kahest subühikust, mis omavahel seondudes moodustavad funktsionaalse organelli. Mõlemad subühikud koosnevad ühest või mitmest rRNA molekulist ja nendega seondunud valkudest (väike ja suur subühik : prok. 30S+50S=70S ; euk. 40S+60S=80S (S, Svedberg, sadenemisühik))
Ribosoomid moodustuvad tuumakestes. Sünteesijärgselt liiguvad nad mööda tuumamembraan pooride tsütoplasmasse. Seal kinnitub osa neist tsütoplasmavõrgustikule. Ribosoome võib leida ka mitokondrites ja kloroplastides.

Valgusünteesi regulatsioon

Toimub ribosoomis.
Osalevad mRNA, tRNA ja rRNA.
mRNA seostub ribosoomiga.
Translatsioon algab alguskoodoniga AUG.
Komplementaarse antikoodoniga tRNA toob esimese (kindla) aminohappe ribosoomi. Teine tRNA mahub ka koos oma aminohappega ribosoomi.
Kahe aminohappe vahele tekib tugev peptiidside

Translatsioon lõpeb stoppkoodonitega
Selle kohta võtsin lisainfo wikipediast, kus valgusünteesi regulatsioon oli transkriptsiooni tasandil ja translatsiooni tasandil.

Ribosüümid ja RNA maailm
Ribosüüm on ribonukleiinhape, millel on katalüütilised omadused. Ribosüümid on ensüümid, mis aga ei koosne polüpeptiididest, nagu enamik ensüüme, vaid polünukleotiididest.Ribosüüm- ensüüm, mis ei ole valguline, aga koosneb RNA ahelatest. Seda peetakse ensüümiks, sest ribosoomi koosseisu kuuluv rRNA sünteesib valgusünteesi käigus peptiididemeid aminohapete vahel.Arvatakse et RNA oli DNA eellane. Arvatakse, et olles üheahelaline ja võimeline moodustama mitmesuguseid tertsiaarstruktuure, võis kunagi olla ensümaatilise aktiivsusega ja katalüüsida ise enda replikatsiooni. Esmase info kandjaks olid RNA molekulid. 1982 a leiti, et on olemas RNA, millel on katalüüsi võime, mida nimetati ribosüümiks.

Geeniekspressioon , selle regulatsioon
Geeni ekspressiooni spetsiifika (muster) on ajaline ja ruumiline (koe- ja rakuspetsiifika).
Geeni ekspressioonitüübid:

Konstitutiivne - geenidel, mille produkte on igas rakus igal ajal vaja (ribosoomi RNAd ja valgud, ainevahetuse ensüümid, tsütoskelett jne) = housekeeping geenid.
Muutuva tasemega - mõnede geenide ekspressioonitase muutub vastavalt vajadusele: vastavalt välistele signaalidele või raku enda arengulisele programmile

Geeni ekspressiooni regulatsioon toimub mitmel eri tasandil. Transkriptsiooni initsiatsioon on üks tähtsamaid.
Transkrpitsiooni reguleerivad:

Kindlad DNA järjestused
Regulatoorsed valgud
DNA-valk seondumise ja valk-valk seondumise mõjud
RNA polümeraas

Rakkude diferentseerumine on üldjuhul hoopis geenide valikulise ekspressiooni tulemus. Hulkrakses organismis esinev rakutüüpide mitmekesisus on põhjustatud sellest, et rakkude samasuguselt DNA-lt sünteesitakse erinevates rakkudes erinevaid RNA ja valgu molekule.
Informatsioon kandub DNA-lt valguni mitme etapina , kõiki neid etappe on võimalik reguleerida. Rakk võib oma aktiivsete valkude tootmist kontrollida järgmistel viisidel:
Geeni ekspressiooni reguleerimine annab rakule kontrolli struktuuri ja funktsiooni üle, on raku diferentseerumise, morfogeneesi, paindlikkuse ja kohastumise aluseks.

Geeniekspressiooni regulatsioon, sarnasused ja erinevused prokarüootidel ja eukarüootidel.
Eukarüootidel:

Regulatoorsed valgud on transkriptsioonifaktorid (TF).
TF seostudes teiste geenide cis elementidega reguleerivad nende geenide ekspressiooni: “trans- acting ” faktorid.

Prokarüootidel:

Operon koosneb: struktuurgeenid, promootor, operaator (DNA järjestus, millele seostub repressorvalk, et kõrvalpaiknevate struktuurgeenide transkriptsiooni inhibeerida) ja muud regulatoorsed järjestused
Regulatoorsed valgud on sigma-abifaktor: soodustab RNA-Pol seostumist kindlatele DNA järjestustele, aktivaator: seostub DNAga, soodustab transkriptsiooni initsiatsiooni, repressor : seostub operaatoriga ja takistab initsiatsiooni = negatiivne regulatsioon.

Ühisjooned :

Polütsistroonsed geenid, st mitmed sarnase funktsiooniga geenid on paiknevad koos ja reguleeritakse ühiselt --- operon.
Geeni regulatsioon on peamiselt negatiivne, vahendatud repressorvalkude kaudu. Alles induktori seostumine repressoriga inaktiveerib viimase ja võimaldab ekspressiooni.
regulatsioon toimib läbi paljude cis-acting elementide ja trans-acting faktorite vaheliste seoste.
mitte-kovalentsed

Lac ja Trp operonid, nende reguleerimise sarnasused ja erinevused
Lac operon
Glükoosi olemasolul keskkonnas lacZYA geenid ei ekspresseeru. Kui glükoos puudub, aga leidub laktoosi, lülitatakse bakteritel need geenid sisse.

lac operonil on nõrk promootor (ei vasta konsensusjärjestusele), madala basaalse ekspressioonitasemega.
CAP seostumissait (-60 bp).
CAP (Catabolite gene activator protein), positiivne regulaator (seostub DNAga ja cAMPga)
Glükoos inhibeerib cAMP moodustumist.
Glükoosi olemasolul on [cAMP] madal. Glükoosi ärakasutamisel [cAMP] tõuseb. Moodustub CAP-cAMP kompleks, mis seostub lac operonis oma spetsiifilise DNA järjestusega ja soodustab ekspressiooni.

Kui laktoos puudub keskkonnast, siis lacI repressor seostub operaatoriga, lacZYA ei ekspresseeru.
Kui laktoos on keskkonnas, siis repressor inaktiveeritud induktoriga seostumise tõttu, lacZ, lacY, ja lacA geenid ekspresseeruvad.

LacZYA geenid on tavaliselt väga madalal tasemel ekspresseerunud
Laktoosi olemasolul seostub üks tema ainevahetuse produktidest repressoriga, inhibeerides selle
Repressor ei seondu enam operaatoriga, ja lacZYA geenid transkribeeritakse
Repressoriga seostuja on induktor.
lacZYA RNA transkript on ebastabiilne ja lagundatakse ruttu. Seega, laktoosi lõppemisel või muu suhkruallika ilmumisel keskkonda taastub nende ensüümide ekspressiooni tavaline tase

Glükoos on keskkonnas, siis [cAMP] madal, CAP-cAMP ei moodustu ja lac operoni ekspressioon on madal.
Glükoos puudub, keskkonnas on laktoos CAP-cAMP moodustub, seostub DNAle ja tõstab lac operoni ekspressioonitaset
Trp-operon

trp operon on konstitutiivne, ekspresseerub pidevalt.
trp operon kodeerib Trp (aminohape trüptofaan) sünteesiraja 5 ensüümi
trp repressor avaldub, kuid ei seostu ise operaatoriga.
Kui [Trp] on kõrgem kui rakul vaja, moodustab repressor kompleksi Trp-ga. See seostub operaatoriga, blokeerides ekspressiooni (ja Trp sünteesi).

Cis-elemendid, trans-faktorid
Cis-acting elemendid – DNA järjestused, mis mõjutavad oma läheduses paikneva geeni ekspressiooni. Eri geenidel eri kombinatsioonid cis-elementidest
Trans-acting faktorid - transkriptsioonifaktorite seostudes teiste geenide cis-elementidega reguleerivad nende geenide ekspressiooni

DNA-valk interaktsioonid

regulatsioon toimib läbi paljude cis-acting elementide ja trans-acting faktorite vaheliste seoste.

mitte-kovalentsed
DNAga seostumiseks võib valgul olla vajalik seostuda enne teise valguga (valk-valk interaktsioon)

Rekombinantse DNA metoodika alused
Rekombinantne DNA on soovikohaselt muudetud DNA järjestus.
Metoodika alused:

E.coli rakkude transformatsioon võõrDNA-ga (ehk võõr-DNA viimine E.coli rakkudesse) – plasmiidid
DNA molekulide lõikamine ja ühendamine - restriktaasid, ligaas
analüüsimeetodid võõrDNA jälgimiseks - elektroforees , hübridiseerimine

Restriktaasid
Restriktaasid- restriktaasid on ensüümid, mia lõikavad kindla DNA järjestuse(äratundmiskoht) katki nii, et tekivad iseloomulikud otsad.
Äratundmiskohad on sageli palindroomsed, pikkusega 4-8 nt (AIAS SADAS SAIA)
Restriktaasidel on omadus lõikata DNA topeltahel läbi kindlas piirkonnas (lõikepiirkond- ingl. k. cleavage site), mille määrab ära antud piirkonna DNA nukleiinhappeline-järjestus (äratundmis-järjestused; ingl. k. recognition sequences- koosnevad 4-8 nukleotiidipaarist), kusjuures iga ensüümi jaoks on see erinev.
Kasutades erinevaid restriktaase, võime saada DNA fragmente, millel on kas tömbid (Hpa I) või siduvad otsad (ingl. k. cohesive ends). Viimased kujutavad endast lühikesi ühekordse ahela juppe. Siduvate otsadega fragmente võib omavahel taas liita. Seega vôib teoreetiliselt mistahes geene omavahel liita.
Restriktaasid on ensüümid, mida toodavad bakterid enesekaitseks – need lõikavad DNA lõikudeks, aga nii, et tekivad üheahelalised otsad – “kleepuvad otsad”.
Selliste otstega DNA juppe on komplementaarsuse tõttu võimalik mugavalt liita. DNA ligaas sünteesib paardunud otste vahele fosfordiestersideme ehk ühendab.
Erinevate DNA-de liitmisel saame rekombinantse DNA.

Plasmiidid
Bakteri tsütoplasmas on lisaks rõngaskromosoomile tihti mõned väiksemad DNA rõngad , need ongi plasmiidid. Põhiliselt on neil ainevahetuslik tähtsus. Plasmiidid sisaldavad geene, mis on vajalikud bakteri kasvukeskkonna eripärast tulenevate ensüümide sünteesiks. Need aitavad lagundada ümbritsevas keskkonnas leiduvaid orgaanilisi aineid. See on vajalik toitumiseks, aga ka elutegevuseks kahjulike ainete lagundamiseks või nende toime vältimiseks. Nt sisaldavad plasmiidid geene, mille põhjal sünteesitud valgud aitavad bakteritel antibiootikumi keskkonnas ellu jääda. Ühes rakus sisalduvate plasmiidide koguarv ja neis sisalduvate geenide arv ei ole püsiva suurusega, geenid liiguvad rõngaskromosoomist plasmiididesse ja tagasi.
Rekombinantse DNA puhul peab plasmiidil olema replikatsiooni origin, resistentsusmarkergeen (et oleks antibiootikumi suhtes resistentne) ja kloneerimise võimaldamiseks restiktaasi lõikamiskoht (et saaks plasmiidi lahti lõigata)

DNA kloneerimise etapid
DNA kloneerimine - ühesuguste plasmiidide koopiate tegemine bakteri paljunemise tulemusena.
Geeni paljundamise põhietapid plasmiide abiga on järgmised:
1) plasmiidi isoleerimine bakterirakust (tavaliselt kasutatakse E. coli plasmiide);
2) plasmiidi "lõikamine" spetsiifilise restriktaasiga;
3) paljundatava geeni vôi DNA-lôigu "väljalõikamine" kromosoomist sama restriktaasiga- s.o. geeni isoleerimine;
4) isoleeritud geeni " istutamine " plasmiidi
5) plasmiidi viimine bakterirakku ja bakteri kasvatamine , mille käigus paljuneb ka vastav plasmiid.
6) paljundatud geeni isoleerimine plasmiididest

DNA sekveneerimise – selle kohta Pata slaidides
DNA sekveneerimine - DNA nukleotiidse järjestuse kindlaks tegemine.
Ensümaatilise meetodi puhul kasutatakse DNA-polümeraasi abil toimuva topeltahela sünteesi blokeerimist kindla nukleotiidi kohal. Tulemuseks on erineva pikkusega fragmendid, mille elektroforeesil joonistub välja DNA molekuli NH järjestus, need saab siis tuvastada.

Polümeraasi ahelreaktsioon
See oli revolutsioon molekulaarbioloogias, sest võimaldab eksponentsiaalselt DNA-d paljundada.
PCR viiakse läbi biokeemilise reaktsioonina ja selle puhul ei vajata elusorganisme DNA kopeerimiseks. Reaktsioon pôhineb ensüümi- DNA-polümeraas kasutamisel, mis katalüüsib DNA komplementaarse ahela sünteesi. PCR on DNA-molekuli paljundamine kunstlikes tingimustes.
Reaktsiooni läbiviimiseks on vajalik teada uuritava DNA lõigu otste nukleotiidset järjestust.
Reaktsiooni käivitamiseks kasutatakse kahte oligonukleotiidset (väiksest arvust nukleotiididest koosnevat (8..30) praimerit (ingl. k. primer), mis kumbki vastavad ühe komplementaarse DNA ahela alguse nukleotiidsele järjestusele ja talitlevad kui ensüümi substraat, kuna neil on vabad otsad uute nukleotiidide sidumiseks.
PCR pôhietapid on järgmised:

topeltahelalise DNA denaturatsioon kaheks üksikahelaks kôrge temperatuuriga (90-95 °C; 40-60 sek);

praimerite hübridiseerimine e. "istutatamine" kummalegi üksikahelale, milleks temperatuur viiakse alla ca 50 °C juurde 30 sekundiks ehk praimerite paardumine.

komplementaarse DNA ahela süntees DNA-polümeraasi toimel (72 °C juures aeg sôltub lôigu pikkusest, kuid ca 1-3 min). Ensüüm on termostabiilne ja on isoleeritud kuumavee allikates elavatest bakteritest (näit. Thermus aquaticus ja temalt saadud ensüümi nimetatakse TaqI).
Reaktsioonis kasutatavad komponendid ( maatriks DNA, praimerid, ensüüm ja vabad nukkleotiidid- viiakse kohe algselt ühte katsutisse. Kuna ahelreaktsiooni etapid toimuvad erineva temperatuuri juures, siis on kogu protsess juhitav temperatuuri abil ja vastavaid tsükleid vôib korrata kümneid kordi . Igas tsüklis DNA hulk teoreetiliselt kahekordistub. Praktiliselt hilisemates tsüklites on reaktsiooni efektiivsus väiksem, kuna ensüümi aktiivsus langeb, samuti lôpevad otsa vabad nukleotiidid. Neid juurde pole aga vôimalik lisada. Saadud koopiate arv ulatub aga 30 tsükli järel juba miljonitesse, mis on rohkem kui küll olenematra, mis eesmärgil reaktsioon läbi viidi.
PCR produkt eraldatakse lahusest elektroforeesiga agargeelis.
PCR-i saab kasutada ka diagnostilisel eesmärgil: teatud DNA vôi RNA järjestuse (viiruste vôi bakterite) avastamiseks uuritavas materjalis vôi näiteks geenidefektide avastamiseks genoomis. Tema tundlikkus on teoreetiliselt selline, et kui uuritavas materjalis on üks DNA-molekul, mille järjestus ühtub materjalile lisatava praimeriga, siis me selle ka avastame. PCR- on kôrvaletôrjumas DNA sondide meetodit geneetiliste haiguste uurimisel, viirusinfektsioonide tuvastamisel ja mikroobide tüpiseerimisel.

Elektroforees – selle kohta ka Pata slaidides
Elektroforees on elektriliselt laetud osakeste liikumine vedelikus elektrivälja mõjul: positiivsed osakesed katoodile ja negatiivsed osakesed anoodile.
Elektroforees on meetod, kus laetud osakesed liiguvad elektrijuhtivust omavas vedelas keskkonnas elektrivälja mõjul.
Geel-elektroforees - DNA kaksikahel liigub geelis elektriväljas kiirusega, mis on pöördvõrdeline log10–ga tema massist ( suurusest ).
1. maatriks on agaroos või polüakrüülamiid
2. puhver tagab, et DNA on laetud negatiivselt
3. DNA liigub suunas - + (katoodilt anoodile).

Nukleiinhapete hübridiseerimine
Kindla NA järjestuse tuvastamine NA molekulide segust kasutates komplementaarsusel põhinevat üksikahelate paardumist.

Geelis lahutatud DNA/RNA kantakse üle ( nailon )membraanile, nii et nad oleksid üksikahelad
Meid huvitav järjestus märgistatakse radioaktiivselt vm meetodil ( proov )
Lastakse üksikahelatel omavahel paarduda.
Mitteseostunud proov pestakse maha ja NA asukoht tuvastatakse märgise järgi.

Kromatograafia valkude puhastamisel
Tamme loeng 4, slaid 61
3 etappi:

Valgu lahusesse viimine ja esmane fraktsioneerimine

Kromatograafiline puhastamine

Lõplik „poleerimine“
Kromatograafia on üldmõiste mitmesuguste laboratoorsete füüsikalis-keemiliste meetodite kohta, mida kasutatakse ainete segu komponentide lahutamiseks paljukordse sorptsiooni( gaasi, vedeliku või mõne nende komponendi neeldumine vedelikus või tahkes aines või kogunemine tahke aine pinnale) ja desorptsiooni(sorptsiooni pöördprotsess) tingimustes.
Lihtsustatult: praktikas kantakse ainete segu läbi sorbendi (liikumatu faas) sobiva vedeliku või gaasi vooluga (liikuv faas). Segu komponentide spetsiifilise sorptsiooni ja desorptsiooni tulemusena toimub nende jaotumine liikumatu ja liikuva faasi vahel vastavalt jaotuskoefitsientidele ning nende aktide paljude korduste tagajärjel komponendid liiguvad edasi erinevate kiirustega. See viib ainete lahutumisele ning moodustuvad kiiremini ja aeglasemalt liikunud komponentide tsoonid. Protsess teostatakse kas kolonnis , kapillaaris, paberil või plaadil. Lahutunud komponendid detekteeritakse füüsikaliste või keemiliste meetoditega.

Valkude struktuuri ja funktsiooni (valk-valk interaktsioonide) uurimise meetodid
Tamme, loeng 6, slaid 14

Valgu molekulaarse struktuuri võib määrata tuumamagnetresonantsi abil
Valgu funktsioonide üle võib otsustada tema järjestuse võrdlemisel mõne tuntud funktsiooniga valgu järjestusega
Affiinsuskromatograafia ja immunosadestamine võimaldavad leida seostunud valke

Valgu funktsiooni uurimisel võib kasutada liitvalke (fusion proteins), samuti võib nende abil valku rakus lokaliseerida.

Antikehade ja liitvalkude kasutamisvõimalusi
Tamme, Loeng 6, slaid 16
Antikehade kasutamine molekulaarbioloogias Flourentsmikroskoopia: Väga laialt on levinud rakubioloogias nn. immuunfluorestsentsi meetod, mis põhineb fluorestseeruvat värvainetega konjugeeritud antikehade kasutamisele. Enamlevinud fluorokroomidena antikehade märgistamiseks kasutatakse FITC (fluorestsiin-isotiotsüanaat), TRITC (tetrametüül-rodamiin- isotiotsüanaat ) PE (fükoerütriin) jt. Fluorestsentsmikros-koobis on valgusallikaks elavhõbedalamp, mis annab lühilainelist kiirgust (paljudel lainepikkustel).
Immuunfluorestsents: Elavhõbedalambiga valgustatakse helendavate värvainetega märgistatud antikehasid.

GMO-de tootmine ja kasutamisvõimalusi
Organism(id), mille DNA on muudutud/modifiteseeritud insenergeneetiliste meetoditega selleks, et saada soovitud omadusetga (nt putukatest-kahjurloomade suhtes resitentseid –
Immuunseid) nt põllumajandusele kasulikke taimi.
Transgeensed - organismid, kelle genoomi on siirdatud mõne võõrliigi geene, mis neis avalduvad ja järglastele päranduvad.
On olemas ka geeninokaut, mis tähendab seda, et mingi geen on vaigistatud (huvipakkuv geen), tegelikult siis 2 sarnast ala vahetatakse ära)
Võiks saada veiseid, kes toodaksid piima, mis sisaldab inimesele kasulikke ühendeid.
Loomad, kes oleksid suured ja neilt oleks võimalik palju liha saada.
Riisi, sojat, maisi, õlisid (GM raps )

Viiruste peamised klassid
Viirused on endoparasiidid, mil pole rakulist ehitust:

Väljaspool elusat rakku ei ole viirus bioloogiliselt aktiivne,
Viiruse paljunemine rakus toimub viiruse struktuursete osade sünteesi ja kokkupanemise teel (mitte pooldumise teel).
Viirus ei kodeeri tervikliku translatsioonisüsteemi.

Viirused erinevad mobiilsetest geneetilistest elementidest selle poolest, et viirus on võimeline peremeesrakust väljuma ja uusi rakke nakatama
Viirused jaotatakse neis sisalduva nukleiinhappe järgi RNA( hepatiit C, gripp)- ja DNA-viirusteks(herpes, papilloomid ) (mõlema viirused : HI, hepatiit B)
Viirused on eluta ja elusa looduse piirimail olevad rakulise ehituseta ainult elusrakkudes paljunevad bioloogilised objektid.
Viirus on rakuta moodustis, tema koostises on vähemalt:

genoom ( nukleiinhape - DNA või RNA)- nikleiinhaped säilitavad pärilikku info. Viirusel peab olema vähemalt kolm geeni
kapsiid (valgud)- kaitseb genoomi keskkonnamõjutuste eest ja aitab viiruse genoomi peremeesrakku.

Nendele võib lisanduda ümbris, mille viirus rakust väljudes kaasa võtab. St. viiruse ümbris koosneb rakumembraani koostisosadest : lipiitidest ja valkudest. Kapsiid ja ümbriis on genoomi kaitseks, aga ka viiruse rakku tungimise tagamiseks ( taku äratundmiseks). Viiruse ümbrise pinnal on valgus, mis käituvad signaalidena. Kui raku membraani pinnal plevad valgud seonduvad viiruse valkudena, siis rakk arvab , et see on mingi signaal ja viirus viiakse raku sisse..Siis viirus alustab raku sees oma tegevust.

HIVi molekulaarbioloogia
HIV on retroviirus , mis tähendab seda, et DNA asemel sünteesib viirus hoopis RNA. Retroviiruste puhul on unikaalne see, et pole DNA replikatsiooni, on ainult RNA pöördreaktsioon.

HIV nakkuse epdemioloogia ja mehhanismid

HIV-vastase ravi võimalusi
Pidev antiretroviirusravi pidurdab viiruste paljunemist, kaks inimest maailmas on HIV infektsioonist vabanenud, kuid siinkohal tuleb tähelepanu pöörata sellele, et HIV reservuaarid jäävad alles ja viirus võib tagasi tulla, seetõttu tuleb ravimeid elu lõpuni võtta.

.DOCX Laadi alla originaalfail 26 lk · .docx · 37 allalaadimist

100 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 100 punkti.

~ 26 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2014-12-16 Kuupäev, millal dokument üles laeti

37 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

AnnaAbi Õppematerjali autor

Mahukas konspekt Geenitehnoloogia kordamisküsimustega.

Sarnased õppematerjalid

docx

Geenitehnoloogia I konspekt

UUED TEADUSLIKUD FAKTID HÜPOTEES TÕESTATAKSE või LÜKATAKSE ÜMBER (e HÜPOTEES PEAB OLEMA FALTSIFITEERITAV) PÄDEVA TEADUSLIKU TEOORIA ALUSEL ON VÕIMALIK ENNUSTADA NÄHTUSI/FAKTE, MILLE OLEMASOLU HILJEM EKSPERIMENTAALSELT TÕESTATAKSE 2. Elu organiseerituse tasemed - MOLEKULAARNE tase molekulaarbioloogia, geenitehnoloogia, süsteemibioloogia (BIOMOLEKULID ainult ELUSlooduses). Esmane organiseerituse tase. Kõikjal, kus on elu, esinevad biomolekulid: sahhariidid, lipiidid, valgud, nukleiinhapped. - ORGANELLI tase (molekulaarne) rakubioloogia. Uuritakse raku organelle: tuum, ribosoomid, mitokondrid jne. Kui need rakkudest eraldada, ei kanna nad enam elu tunnuseid. Organellide koostööst tulenevad rakkude omadused. - RAKU tase rakubioloogia

Geneetika

docx

Geenitehnoloogia eksami kordamisküsimused

(võrdlev anatoomi, geenijärjestuse võrdlus), katse (kui muudetakse üht tingimust ja võrreldakse tulemusi nii muudetud kui muutmata tingimustega katse puhul) 1)Probleemi püstitamine 2)Taustinfo kogunemine 3)Hüpoteesi sõnastamine 4)Hüpoteesi kontrollimine 5)Tulemuste analüüs ja järelduste tegemine 2. Eluslooduse organiseerituse tasemed 1) MOLEKULAARNE tase – molekulaarbioloogia, geenitehnoloogia, süsteemibioloogia . Esmane organiseerituse tase. Kõikjal, kus on elu, esinevad biomolekulid: sahhariidid, lipiidid, valgud, nukleiinhapped. 2) ORGANELLI tase – (molekulaarne) rakubioloogia. Uuritakse raku organelle: tuum, ribosoomid, mitokondrid, lüsoosoomid jne. Kui need rakkudest eraldada, ei kanna nad enam elu tunnuseid. Organellide koostööst tulenevad rakkude omadused. 3) 3)RAKU tase – rakubioloogia, tsütoloogia

Geenitehnoloogia

docx

Geenitehnoloogia I käsitletavad teemad – 2013 sügsissemester.

tulemusi nii muudetud kui muutmata (st kontroll) tingimustega katse puhul Biokeemilised meetodid Biofüüsikalised meetodid (nt valkude struktuuri analüüs) Mikroskoopia (valgus- ja elektronmikroskoopia) Geneetilised meetodid (mutatsioonanalüüs koos molekulaargeneetikaga) Eluslooduse organiseerituse tasemed MOLEKULAARNE tase – molekulaarbioloogia, geenitehnoloogia, süsteemibioloogia (BIOMOLEKULID ainult ELUSlooduses) ORGANELLI tase – (molekulaarne) rakubioloogia RAKU tase - rakubioloogia KOE tase - histoloogia, arengubioloogia/embrüoloogia. Inimesel põhikoed: epiteel-, lihas-, närvi- ja sidekude ELUNDI tase – ERI KOED (Tissues) moodustavad ELUNDID e. ORGANEID (anatoomia, füsioloogia). Organitest moodustuvad ELUNDKONNAD e. ORGANSÜSTEEMID (füsioloogia)

Geenitehnoloogia

docx

Geenitehnoloogia vastused

1) Tuum 2) Tuumake 3) Ribosoomid 4) Mitokoondrid 5) Lüsosoomid 6) Golgi kompleks 7) Tsütoplasmavõrgustik (kareda- ja siledapinnalist (kareda-pinnaline ER)) 8) Tsütoplaasm 9) Tsütoskeleet 10) Rakukest (tselluloosist, ligniinist, pektiinist.) 11) Vakuool 12) Platiidid (Leukoplastod, hloroplastis ja hromoplastid) 13) Rakumembraan 18. Rakukesta ehitus ja funktsioon Sarapuu õpik Rakuehitus ja talitus lk 18-20(64-66) 19. Geenitehnoloogia mudelorganismid *soolekepike *pärm *poolduv pärm *ümaruss *äädikakärbes *sebrakala *koduhiir *rändrott *müürlook *riis täpsemalt on powerpointis igast liigist juttu Selle leiate loengud 2011 alt ja see on pealkirjaga Geenitehnoloogia I 2011 -Rakk - rakutüübid-koed-ECM ja MUDELORGANISMID 20. DNA pakkimine, kromosoomide ehitus Sarapuu õpik Rakuehitus ja talitus lk 8-9(54-55) 21. Replikatsioon

Keemia

docx

Geenitehnoloogia vastused

toimu. Nõgus- ja kumerplasmolüüs erinevad plasmolüüsunud osa kuju poolest. Rakke liidab rakuvaheaine (vahelamell), vanemate rakkude nurkade vahel võib olla ka rakuvaheruume ehk intertsellulaare. Raku ehitusest paremaks arusaamiseks pidage silmas, et see pole mitte jäik, staatiline moodustis, vaid raku ehitus ja koostis muutuvad pidevalt ja küllaltki kiiresti: organellid jagunevad või kujunevad ümber, keemiline koostis muutub jne. 19. Geenitehnoloogia mudelorganismid *soolekepike *pärm *poolduv pärm *ümaruss *äädikakärbes *sebrakala *koduhiir *rändrott *müürlook *riis täpsemalt on powerpointis igast liigist juttu Selle leiate loengud 2011 alt ja see on pealkirjaga Geenitehnoloogia I 2011 Rakk rakutüübidkoedECM ja MUDELORGANISMID 20. DNA pakkimine, kromosoomide ehitus Sarapuu õpik Rakuehitus ja talitus lk 8-9(54-55) 21. Replikatsioon

Geenitehnoloogia

docx

Geenitehnoloogia eksam

Geenitehnoloogia eksam 1. Suhkrute lühiiseloomustus. Süsivesikud=sahhariidid. On orgaanilised ühendid, mille koostises esinevad süsinik, vesinik ja hapnik. Süsivesikud säilitavad rakusiseselt keemilist energiat. Rakk saab energiat suhkrumolekulide lagunemisel lihtsateks ühenditeks, aeroobidel veeks ja süsihappegaasiks. I Monosahhariidid ehk lihtsuhkrud on madalamolekulaarsed ühendid, milles süsinike arv on enamasti kolmest kuueni- riboos ja desoküriboos (5 süsinikulised). Glükoos ehk viinamarjasuhkur- kiire energiaallikas, näitab veresuhkrutaset. Funktsioon- energeetiline, DNAs ja RNAs ehituslik (6 süsinikuline). Rohelistes taimedes moodustub glükoos fotosünteesi tulemusena, loomorganismid saavad seda toidust. Fruktoos ehk puuviljasuhkur. II Polüsahhariidid on kõrgmolekulaarsed orgaanilised ühendid (polümeerid), mille ehituslikeks lülideks (monomeerideks) on monosahhariidid. Neil on energee

Geenitehnoloogia

doc

Geenitehnoloogia kordamisküsimuste vastused

Kordamisküsimused Geenitehnoloogia I 1. Millised molekulid on polümeerid? Polümeerid ehk kõrgmolekulaarsed ühendid on ained, mille molekulid koosnevad kovalentsete sidemetega seotud korduvatest struktuuriühikutest elementaarlülidest. Looduslikud polümeerid: polüsahhariidid (tselluloos, kitiin, tärklis), valgud, nukleiinhapped (DNA, RNA). Polümeerid on väga suured molekulid, moodustunud kui sajad monomeerid liituvad pikkadeks ahelateks. 2. Nukleotiidide lühiiseloomustus. Nukleotiidid on orgaanilised molekulid, mis moodustavad suuri biopolümeere- nukleiinhappeid, näiteks DNA ja RNA. Nukleotiidid on DNA ja RNA molekuli alaüksused, mis koosnevad lämmastikalusest (N-alus), suhkrust (riboos või desoksüriboos) ja fosfaatrühmast. Lämmastikalused on kas puriini või pürimidiini derivaadid. Puriinid: kahte lämmatikku sisaldava tsükliga ühendid, aden

Geenitehnoloogia

194

docx

Molekulaarbioloogia

Molekulaarbioloogia Molekulaarbioloogia – tegeleb päriliku info kodeerimise, säilitamise ja ülekande mehhanismi uurimisega, samuti päriliku info realiseerumise molekulaarsete mehhanismidega (kuidas info geenides määrab elusorganismi ehituse ja tema funktsioneerimise. Uurib füüsikalis-keemiliste struktuuride ja biokeemilis-füsioloogiliste funktsioonide vastavust. Teadussuund hakkas arenema pärast makromolekulide ruumilise struktuuri kindlakstegemist (DNA 3-ruumiline struktuur). Molekulaarbioloogia dimensioon – 1 A – 300 A (üle 500 – rakubioloogia, alla 1 - biofüüsika) 1 A (ongström) = 10 -10 m 1nm = 10 A 2-ahelalise DNA läbimõõt – 20 A kovalentne side – 1,5 A globulaarse valgu d – 50 A dsDNA (double stranded) d – 50 A ribosoomide, valgumolekulide d – 200-300 A DNA aluspaaride vahe – 3,4 A vesiniksideme pikkus – 3 A nukleosoom – 60x110x110 A bakteri ribosoom – 200x200x230 A tuumapoorid – 120x120x75 A bakteriaalne RNA polümeraas – 90x90x60

Bioloogia

Rohkem sarnaseid