Genoom- liigiomases ühekordses kromosoomikomplektis sisalduv geneetiline materjal Ensüümid- valgud, mis katalüüsivad keemilisi reaktsioone rakus. Teevad igast DNA molekulist enne jagunemist täpse koopia. HELIKAAS- katkestab DNA replikatsiooni alguses vesiniksidemed, et DNA kaksikheeliks saaks lahku minna. DNA-polümeraas- ensüüm, mis sünteesib, kahe vana DNA-ahela järgi uued DNA-ahelad, lähtudes taas komplementaarsusprintsiibist. Tulemuseks on 2 uut DNA-kaksikheeliksit, millel mõlemal on 1 uus ja 1 vana ahel ja mõlemad nad sisaldavad sama geneetilist teavet. Promootor- geeni alguses olev DNA-järjestus. Terminaator- geeni lõpus olev DNa-järjestus. RNA-polümeraas- lõhub samuti vesiniksidemeid, kuid ta ei vaja selleks helikaasi abi. Kõik organismile vajalikud valgud moodustatakse rakkude sees aminohapetest. Inimese kehas 20 erinevat aminohapet, neist 8 on asendamatud ( peame ise toiduga saama, keha neid ei sünteesi)
omavahelisi vesiniksidemeid. Konkreetsete nukleotiidide järjestust üksikus DNA ahelas nimetatakse DNA primaarstruktuuriks. Enamasti esineb DNA elusorganismides kahe antiparalleelse omavahel komplementaarse ahela kujul. Sellisel juhul moodustuvad vastavate lämmastikaluste vahele kõige stabiilsemad vesiniksidemete rühma ja DNA ahelad pöörduvad nende vahelise pikitelje ümber kaksikheeliksiks, nii et lämmastikaluste paarid jäävad heeliksi sisemusse. Kaksikheeliksit stabiliseerivad omavahel komplanaarselt paiknevate lämmastikaluste vahelised elektrostaatilised jõud ja fosfaatrühmadega ioonilisi sidemeid moodustavad katioonid. Kuna igas nukleotiidis on kuus üksiksidet, mille ümber võib toimuda molekuli osade pöörlemine, esineb DNA mitme strukturaalse isomeerina. DNA struktuuri bioloogiline tähtsus Elusorganismides esineval DNA struktuuril on suur bioloogiline tähtsus. Kuna DNA
17. Mitu aluspaari tuleb ühe B-DNA heeliksi pöörde kohta? 10 18. Ligikaudu mitut aluspaari sisaldab inimese genoom? Inimese genoom sisaldab ligikaudu 3x109 aluspaari, mis koosneb 23 kromosoomist. 19. Miks sisaldab enamikust organismidest eraldatud DNA ligikaudu võrdsel hulgal A ja T ning G ja C nukleotiide? DNA heeliks on stabiliseeritud vastasahelate lämmastikaluste vaheliste vesiniksidemete moodustumise kaudu. Sest A paardub alati T-ga ja G C-ga. Kaksikheeliksit moodustavad DNA ahelad on omavahel komplementaarsed. Kui sellised komplementaarsed ahelad teineteisest lahutada ja sünteesida vastavalt lämmastikaluste paardumisreeglile kummagi ahela baasil uus DNA ahel, siis tulemuseks on kaks identset DNA ahelat. 20. Kas üheahelaline nukleiinhape võib omada primaarstruktuurist kõrgemat järku struktuuri? Üheahelalised polünukleotiidid võivad sõltuvalt nende primaarstruktuurist ja
*Ahelaid seovad nukleotiidide vahele moodustunud vesiniksidemed. DNA replikatsiooni alguses katkestab ensüüm helikaas need vesiniksidemed ja DNA- kaksikheeliks avaneb. *Kuna iga kromosoomi koostises on üks väga pikk DNA-molekul, peab replikatsioon algama korraga paljudest kohtadest, vastasel juhul kestaks see väga kaua. *Kohas, kus DNA-ahelad on lahti keerdunud, algab uue DNA süntees. Seda teeb ensüüm DNA-polümeraas. Tulemuseks on kaks uut DNA-kaksikheeliksit, milles mõlemas on üks ahel vanast kaksikheeliksist ja üks uus, värskelt sünteesitud ahel. *DNA kahekordistumine on keeruline protsess, milles võib esineda vigu. Replikatsiooni käigus võib polümeraas eksida ja lülitada ahelasse vale nukleotiidi. Samuti võib mõni nukleotiid lisanduda või ära jääda. Ensüümid suudavad parandada mõningaid vigu, kuid mitte kõiki. Kui vigu ei suudeta parandada, siis tekivad mutatsioonid, mille tagajärjeks või olla nt vähkkasvaja.
2. Millest koosneb DNA? DNA on polümeer, mille elementaarlülideks on nukleotiidid. Nukleotiidid on polümeerid, mis koosnevad omakorda keemiliselt desoksüriboosist, lämmastikalustest ja fosforhappe jääkidest. Harilikult koosneb DNA adeniinist (A), guaniinist (G), tsütosiinist (C) ja tümiinist (T). 3. Kaksikahelalise DNA ehitus DNA esineb tavaliselt kaheahelalise struktuurina, mille mõlemad otsad on kokku keeratud, et moodustada iseloomulikku kaksikheeliksit. Iga DNA ahel on kokku pandud nelja tüüpi nukleotiididest (A, G, C, T). Nende nukleotiidide vahelisel interaktsioonil tekivad fosfodiestersidemed. Nukleotiidid on kahe ahela vahel seotud aluspaaridest tulevate vesiniksidemetega. DNA ahelatel on suund, ahela lõppe nimetatakse 3’(kolm prim) ning 5’(viis prim) otsteks. Need väljendid viitavad desoksüriboosi süsiniku aatomile, millele järgmine fosfaat ahelas kinnitub.
diameeter on 2nm, see on väga kompaktne ja väga tihedalt pakitud. Eukarüootse raku DNA on pakitud ümber histoonivalkude ja nad moodustavad nukleosoome. Nukleosoomid pakitakse omakorda helikaalseteks filamentideks solenoidideks. Solenoidid moodustavad rosette ning rosetid moodustavad kromosoome. DNA sekundaarstruktuur on moodustatud tänu vesiniksidemetele komplementaarsete aluspaaride vahel. Suhkur-fosfaat põhiskelett asub väljaspool. Aluspaaride omavaheliseks kauguseks on 0,34 nm. DNA kaksikheeliksit denatureerivad tegurid on: kõrge temperatuur, keskkonna pH(<3 või >10), ioonjõud ja tugevad vesiniksidemete moodustajad. Nukleiinhapete hüdrolüüs RNA vastupidav lahjades hapetes, hüdrolüüsitakse lahja leelise poolt DNA vastupidav lahjades leelistes, lahjades hapetes depurineeritakse Polünukleotiidahelaid lõigatakse nukleaaside abil. Eksnukleaasid hüdrolüüsivad fosfodiestersidemeid terminaalsete jääkide juurest, endonukleaasid sisemiste fosfodiestersidemete juurest.
Sisukord · 1 DNA struktuur · 2 DNA polümeraas · 3 Replikatsiooni protsess o 3.1 Originid o 3.2 Replikatsioonikahvel o 3.3 Juhtiv ahel o 3.4 Mahajääv ahel o 3.5 Regulatsioon 3.5.1 Eukarüoodid 3.5.2 Bakterid o 3.6 Terminatsioon · 4 Viited DNA struktuur DNA esineb tavaliselt kaheahelalise struktuurina, mille mõlemad otsad on kokku keeratud, et moodustada iseloomulikku kaksikheeliksit. Iga DNA ahel on kokku pandud nelja tüüpi nukleotiididest, mille lämmastikalusteks on adeniin, tsütosiin, guaniin ning tümiin. Nukleotiid on mono-, di-, või trifosfaat-desoksüribonukleosiid: see on desoksüriboos-suhkur, millele on kinnitunud üks, kaks või kolm fosfaatrühma. Nende nukleotiidide vahelisel interaktsioonil tekivad fosfodiestersidemed ning seeläbi moodustub DNA kaksikheeliksi fosfaat-desoksüriboos selgroog (aluspaarid on sissepoole suunatud)
paardunud nukleotiidi. DNA heeliksil on eristatavad suur ja väike vagu. A-DNA puhul on väike vagu laiem ja madalam kui B-DNA puhul. Kas A-DNA-l on ka bioloogilisi funktsioone, on seni küsitav, kuid see kaksikheeliksi vorm on huvipakkuv seetõttu, et sarnaneb väga konformatsiooniga, mis tekib DNA-RNA ja RNA:RNA dupleksite puhul. DNA- RNA dupleksite moodustumine on rakkudes sage protsess. DNA puhul on kirjeldatud ka vasakule pöörduvat kaksikheeliksit, mida nimetatakse Z-DNA-ks. Nimetus Z-DNA tuleneb sellest, et selle konformatsiooni puhul paikneb suhkur-fosfaat selgroog sikk-sakiliselt. Z-DNA puhul mahub heeliksi täispöördesse 12 aluspaari ning molekuli pinnal on ainult üks sügav vagu. Z-DNA tekkimist soodustavad tsütosiini metüleerimine ning DNA negatiivne superspiralisatsioon. Arvatakse, et üks Z- DNA bioloogilisi rolle võib olla seotud transkriptsiooniga. 5. Nukleiinhapete primaar- sekundaar- ja tertsiaarstruktuurid.
c) 3 x 109 19.(115) Miks sisaldab enamikust organismidest eraldatud DNA ligikaudu võrdsel hulgal A ja T ning G ja C nukleotiide? DNA kaksikheeliks on stabiliseeritud vastasahelate lämmastikaluste vaheliste vesiniksidemete moodustumise kaudu (n.ö. aluspaardumise kaudu), kusjuures lämmastikaluste paardumine on spetsiifiline ja saab toimuda ainult ühel kindlal viisil: A paardub alati Tga ja G paardub alati Cga Sest A paardub alati Tga ja G alati Cga. (Kaksikheeliksit moodustavad DNA ahelad on omavahel komplementaarsed. Kui sellised komplementaarsed ahelad teineteisest lahutada ja sünteesida vastavalt lämmastikaluste paardumisreeglile kummagi ahela baasil uus DNA ahel, siis on tulemuseks kaks kaheahelalist DNAd, mis on täpselt esialgse koopiad.) 20.(116) Kas üheahelaline nukleiinhape võib omada kõrgemat järku struktuuri? Jah. 21.(117) Joonistage võimalik kõrgemat järku struktuur, mille antud oligonukleotiid võib moodustada
a) 3 x 105 b) 3 x 107 c) 3 x 109 19.(115) Miks sisaldab enamikust organismidest eraldatud DNA ligikaudu võrdsel hulgal A ja T ning G ja C nukleotiide? DNA kaksikheeliks on stabiliseeritud vastasahelate lämmastikaluste vaheliste vesiniksidemete moodustumise kaudu (n.ö. aluspaardumise kaudu), kusjuures lämmastikaluste paardumine on spetsiifiline ja saab toimuda ainult ühel kindlal viisil: A paardub alati Tga ja G paardub alati Cga Sest A paardub alati Tga ja G alati Cga. (Kaksikheeliksit moodustavad DNA ahelad on omavahel komplementaarsed. Kui sellised komplementaarsed ahelad teineteisest lahutada ja sünteesida vastavalt lämmastikaluste paardumisreeglile kummagi ahela baasil uus DNA ahel, siis on tulemuseks kaks kaheahelalist DNAd, mis on täpselt esialgse koopiad.) 20.(116) Kas üheahelaline nukleiinhape võib omada kõrgemat järku struktuuri? Jah, üheahelaline nukleiinhape võib omada kõrgematjärku struktuuri. 21
10. Mis on DNA superspiralisatsioon? Superspiralisatsioon (superkeerud) on DNA tertsiaarstruktuur ja on vajalik, et DNAd võimalikult kompaktselt kokku pakkida. Tekib ainult siis, kui DNA otsad on fikseeritud topograafiliselt – kas DNA rõngasmolekul või lineaarsed, mille otsad on fikseeritud valguliste struktuuridega. DNA supraspiralisatsioonil osalevad ensüümid, mida nimetatakse topoisomeraasideks (tekitavad DNA kaksikahelasse katkeid; lõdvestavad või pinguldavad DNA kaksikheeliksit). ● Positiivne spiralisatsioon – kui keerdumine on samas suunas heeliksi suunaga (paremale), tekib tihedam DNA struktuur. ● Negatiivne spiralisatsioon – kui keerdumine on vastassuunas (vasakule), tekib lõdvem DNA struktuur. 11. Genoomid. Võrdle bakteri ja inimese genoomi Genoom - organismi kõigi kromosoomide DNA. Organismi terviklik kromosoomikomplekt. Geneetilise info terviklik koopia. Bakteri genoom Inimese genoom
80% ulatuses identne pärmi ja inimese valkudel. TBP Nterminaalne domään on erinevatelt organismidelt pärit TBP valkudel nii pikkuselt kui järjestuselt väga varieeruv. Sellel on oluline roll RNAPolII-katalüüsitud snRNAde geenide transkriptsioonis. TBP monomeer pakkub moodustades sadul-struktuuri, kus molekuli 2 poolt omavad diaadset (polaarset, kaheli) sümmeetriat, ent pole identsed. Nagu HMGI ja teised DNAd-painutavad valgud, interakteerub TBP DNA väikese vaoga, painutades tugevasti kaksikheeliksit. DNAd-siduv valgu pind on TBP puhul konserveerunud kõigis eukarüootides, mis selgitab ka TATAbox promootorelemendi kõrget konserveerumist läbi evolutsiooni. 11. Kas transkriptsioonifaktorid (aktivaatorid) interakteeruvad otse(vahetult) TBPga? Jah, Kui TBP istub TATAboxil, siis saab TFIIB seonduda. TFIIB on monomeerne valk, mis on natuke väiksem TBPst. TFIIB C-terminaalne ots interakteerub kahel pool TATAboxi TBP ja DNAga, samas kui tema N-
DNA heeliksil on eristatavad suur ja väike vagu. A-DNA puhul on väike vagu laiem ja madalam kui B-DNA puhul. Kas A-DNA-l on ka bioloogilisi funktsioone, on seni küsitav, kuid see kaksikheeliksi vorm on huvipakkuv seetõttu, et sarnaneb väga konformatsiooniga, mis tekib DNA-RNA ja RNA:RNA dupleksite puhul. DNA-RNA dupleksite moodustumine on rakkudes sage protsess. 54 DNA puhul on kirjeldatud ka vasakule pöörduvat kaksikheeliksit, mida nimetatakse Z-DNA-ks. Nimetus Z-DNA tuleneb sellest, et selle konformatsiooni puhul paikneb suhkur-fosfaat selgroog sikk-sakiliselt. Z- DNA puhul mahub heeliksi täispöördesse 12 aluspaari ning molekuli pinnal on ainult üks sügav vagu. Z- DNA esineb selliste nukleotiidsete järjestuste puhul, kus üksteisele järgnevad vaheldumisi G:C ja C:G aluspaarid: 5'-GCGCGCGCGCGC-3' 3'-CGCGCGCGCGCG-5'
DNA heeliks tihedam - ühte pöördesse mahub 11 paardunud nukleotiidi. DNA heeliksil on eristatavad suur ja väike vagu. A-DNA puhul on väike vagu laiem ja madalam kui B-DNA puhul. Kas A-DNA-l on ka bioloogilisi funktsioone, on seni küsitav, kuid see kaksikheeliksi vorm on huvipakkuv seetõttu, et sarnaneb väga konformatsiooniga, mis tekib DNA-RNA ja RNA:RNA dupleksite puhul. DNA-RNA dupleksite moodustumine on rakkudes sage protsess. DNA puhul on kirjeldatud ka vasakule pöörduvat kaksikheeliksit, mida nimetatakse Z-DNA-ks. Nimetus Z-DNA tuleneb sellest, et selle konformatsiooni puhul paikneb suhkur-fosfaat selgroog sikk-sakiliselt. Z- DNA puhul mahub heeliksi täispöördesse 12 aluspaari ning molekuli pinnal on ainult üks sügav vagu. Z- DNA esineb selliste nukleotiidsete järjestuste puhul, kus üksteisele järgnevad vaheldumisi G:C ja C:G aluspaarid: 5'-GCGCGCGCGCGC-3' 3'-CGCGCGCGCGCG-5'
Aluspaaride roll stabiliseerimisel on väiksem. 2’ C juures on O RNA-s: - 2’ O suunab kiiremale lagundamisele - esinevad kaheahelalised struktuurid molekuli paardumisel iseendaga - kaksikheeliks jäik ja ebaregulaarne - aluste stäkkumine (järjestikuste nukleotiidide vahel, van der Waalsi jõudude abil – nõrgad elektromagneetilised jõud) - struktuur globulaarne - A-vormis DNA-s: - koosneb kahest eraldi ahelast - kaksikahel on paindlik ja regulaarne - kaksikheeliksit stabiliseerib lämmastikaluste paardumine - määrab samas ka struktuuri - struktuur fibrillaarne (kiud) - B-vormis Puriin paardub pürimidiiniga: A – T, 2H sidet, tasapinnaliselt G – C, 3H sidet, stabiilsemad, tasapinnaliselt P-vorm – Paulingi DNA mudel (enne Watson Cricki oma). Eripära: fosfaadid ja riboosid on keskel, lämmastikalused väljaspool. Nukleosoom (DNA kompleksis histoonidega, topoloogilise pinge all) 140-160 bp 2-ahelaline DNA + histoonide oktameer
annaabi.ee 
