Ka imprinting! Genoomi kompleksust saab defineerida temas peituva informatsioonihulga kaudu. Ei korreleeru otseselt genoomi suurusega. Fülogeneesi käigus muutub genoomide arhitektuur, kasvab kompleksus. *Fundamentaalsed küsimused: 1.Kuidas tekib genoomide kompleksus arvestades ehitusblokkide (geenide) limiteeritud olemasolu? 2.Millistel molekulaarsetel sarnasustel põhineb elu? 3.Mis teeb liigi ja isendi unikaalseks? *Intrageensed duplikatsioonid võimaldavad pikendada kodeerivaid alasi ja nende keerukust. *Intergeensed rekombinatsioonid võimaldavad valgudomäänide uuenevat kombinatoorikat.
Eukarüootsete organismide genoomiprojektid (pärmid, eelloomad, hulkraksed) Pärmid: *Esimesena sekveneeritud eukarüoot Saccharomyces cerevisiae -pagaripärm (1996 a., 14 Mb, 16 kromosoomi, lisaks plasmiidid ja dsRNA viirused). Umbes 6340 geeni, 7% kodeerib mittetransleeritud RNA-d. Valke kodeerivaid ORF-e 5773 (25% nendest iseloomustamata). Geenide pikkus ca. 1.5 kb. Geenide kaugus ca 2 kb. Genoom väga kompaktne. Kromosoomides funktsionaalsed elemendid ARS, TEL, CEN. 2002 a. Schizosaccharomyces pombekäärituspärm, genoom. 13.8 Mb. 4940 valke kodeerivat geeni e. 57% genoomist. Sarrnasem kõrgemate eukarüootidega kui S.cerevisiae. *Erinevused intronite arvus (S.cerevisiae275 e. 5%, S.pombe43%), transposonite arvus (S.cerevisiaearvukalt, S.pombevaid mõned)
2. Mida tehakse joonisel punktis 3? Embrüo siirdamine looma emakasse 3. Kas punktis 5 olevad isendid on geneetiliselt identsed? Ei, neil on olemas ainult punktis 2 siirdatud geen 4. Kuidas võib nimetada punktis 4 asuvat looma juhul kui siirdatav munarakk ei ole temalt pärit? Surrogaatema III 2. 3. 4. 5. Joonis IV 1. Kuidas nimetatakse kodeerivaid/mittekodeerivaid DNA lõike? Eksonid / intronid 2. Kui palju on inimese genoomis kodeerivat DNA-d? 2% 3. Mis toimub joonisel punktis 2? Mittekodeerivad lõigatakse välja 4. Mis toimub joonisel punktis 3? Liidetakse kodeerivad DNA- lõigud kokku IV Joonis V 1. Millest võib saada DNA proovi (üldistage)? Kõikjalt, kus on DNAd 2. Kumba joonise kõrval asuva tähe pool asuvad lühemad/pikemad DNA lõigud? B/ A 3. Millest on tingitud, et analüüsitavad DNA fragmendid on erineva pikkusega
Valgumoodulid ehk domeenid suhteliselt iseseisva struktuuri ja funktsiooniga üksused, mis moodustuvad pidevatest järjestustest. Ehk tihedalt pakitud osad polüpeptiidahelas, mis korduvad valgus. 2. Kvaternaarstruktuur iseloomulik valkudele, mille molekulid koosnevad rohkem kui ühest polüpeptiidahelast. Struktuuri fikseerivad nõrgad mittekovalentsed sidemed. Eelised: · Stabiilsus · Geneetiline ökonoomsus ja efektiivsus ( vähem kodeerivaid geene) · Katalüütiliste tsentrite kokkuviimine · Kooperatiivsus VI. SISSEJUHATUS ENSÜMOLOOGIASSE 1. Ensümoloogia põhimõisted: Ensüümid elusrakkudes kulgevate biokeemiliste reaktsioonide kiirendajad e katalüsaatorid, mis suunavad ja reguleerivad tuhandeid degradatsiooni, sünteesi, energia ülekande jpt reaktsioone; ensüümide ehitus kõik ensüümid, va mõni katalüütiline RNA, on valgud, koosneb aminohapetest, temas on nii aktiivtsener kui regulatoorsed tsentrid;
Vastavalt faasidele toimub: funktsionaalse ribosoomi moodustumine -> aminohapete lisamine peptiidahelasse -> sünteesitud valgu vabastamine ribosoomist. Tegu on kahe-astmelise dekodeerimisprotsessiga: 1. preribosomaalne etapp -> aminoatsüül-tRNA süntees 2. ribosomaalne etapp -> koodon-antikoodon translatsioon ja peptidsideme süntees ribosoomil. Avatud lugemisraam e valkukodeeriv järjestus - nukleiinhappe järjestus, mis sisaldab järjestikuseid aminohappeid kodeerivaid koodoneid ja mis algab initsiaator-koodoniga ning lõpeb stop-koodoniga. Initsiaator-koodonile eelneb ribosoomi sidumispiirkond RBS (ribosomebinding site) ehk Shine- Dalgarno järjestus. BAKTERIAALNE INITSIATSIOON: · IF1 ja IF 3 koos ribosoomi väikese subühikuga ja fMet-tRNAi seondub mRNAle-RBSile, 70S initsiatsioonikompleks saavutatakse kui IF2 vahendatud GTP hüdrolüüsi energia arvelt viiakse kokku väike ja suur alaühik.
modifitseeritud faag võimeline sellistesse rakkudesse sisse tungima (Scholl et al., 2005). Bakterite massilisel hävitamisel in vivo on oht, et bakteris olevad toksiinid pääsevad rakust välja, hakkavad kuhjuma organismi ning põhjustavad seal põletikke. Selle vältimiseks on üritatud geneetiliselt muuta faage nii, et nad ei hakkaks kiirelt replitseeruma infektsioonisaiti jõudes ning ei lüüsiks liiga kiirelt rakke. Selleks on faagi genoomidest välja lõigatud eksportvalke kodeerivaid geene või sisestatud restriktaase ja holineid ekspresseerivaid geene (Nobrega et al., 2015). Holinid on väikesed membraanivalgud, mis akumuleeruvad rakumembraanis. Nende geenidesse on programmeeritud täpne aeg, millal nad muudavad rakumembraani läbitavaks endolüsiinidele. Endolüsiinide toimel toimub mureiini lagundamine ning selle tagajärjel rakk lüüsub. Seega holinite abil on võimalik infektsiooni aega pikendada ning vältida bakterirakkude massilist lüüsumist (Wang et al., 2000).
valkudes, kuigi R-stereoisomeeri leidub mõnes looduslikus peptiidis. Tööstuslik süntees teostatakse seriini ja indooli kääritamisel, kasutatades selleks metsikuid või geneetiliselt moondatud baktereid nagu näiteks B. amyloliquefaciens, B. subtilis, C. glutamicum või E. coli. Nendel bakteri tüüpidel on üldiselt, kas tekkinud mutatsioon, mis ei lase aromaatsetel aminohapetel uuesti kasutusse minna või on neil trüptofaani kodeerivaid geene üle ühe. Taimed ja mikroorganismid looduses sünteesivad seda üldiselt 2-aminobensoehappest või shikimi happest. Trüptofaan on prekursor erinevatele neurotransmitteritele: Serotoniin - seda sünteesib trüptofaani hüdroksülaas, ning seda saab veel edasi muundada melatoniiniks läbi N-atsetüültransferaasi ja 5-hüdroksüindooli-O-metüültransferaasi. Niatsiin - essentsiaalne vitamiin inimorganismis.
näitel. Operon on geneetilise materjali funktsionaalne ühik, mis koosneb kimbust geenidest, mis on kõik allutatud ühele regulatoorsele signaalile või promootorile. Geenid transkribeeritakse koos mRNA ahelasse. E. coli genoomi trp operon sisaldab viit geeni, mis kodeerivad trüptofaani sünteesiks vajalikke valke. Startsaidi lähedal asuv kontroll-ala reguleerib kogu operoni transkriptsiooni. Transkriptsiooni käigus sünteesitakse 7-kb polütsisroonne (üks mRNA molekul sisaldab kodeerivaid järjestusi, mis kodeerivad mitut, samas bioloogilises protsessis osalevat valku) mRNA. Mutatsioon transkriptsiooni kontrollalas võib pärssida kõigi trp operoni valkude ekspressiooni. Samas aga mutatsioon ühes trp geenis pärsib reeglina vaid selle valgu sünteesi, mille geenis vastav mutatsioon esineb. 5. Mis on peamine erinevus prokarüootse mRNA ja eukarüootse mRNA vahel? 2 Paljud bakteriaalsed mRNAd on polütsistroonsed, st et üks mRNA molekul (näit
sündida või mitte. 25.Kuna iga inimese genoom on unikaalne, polümorfismide (ehk erinevate indiviidide geenide ja geenidevaheliste alade teatud järjestuste väiksed erinevused) analüüsil põhinebki nn. DNA sõrmejälgede meetod, mida kasutatakse isikute identifitseerimiseks või näiteks isaduse tuvastamiseks. Antud juhul määratakse teatud kindlates genoomi piirkondades, mis tavaliselt paiknevad väljaspool valke kodeerivaid geene, asuvaid lühikeste polümorfsete piirkondade ehk markerite pikkusi. Neid markereid nimetatakse mikrosatelliit-DNA-ks. DNA-sõrmejälje eelis on ,et selle abil saab tuvastada inimest DNA lõigu kaudu (DNAd leidub inimese keharakkudes). Tavalise sõrmejälje tuvastamiseks peab olema inimese terviklik ja vähemoonutatud sõrmejälg. Inimest saab tuvastada vaid sõrmejälje kaudu.
n. isohooride kompositsioon (G+C hulk) on homogeenne ja erineb teiste omast. L (light), H (heavy). Nukleaarses genoomis esinevad mõned kõrvalekalded universaalsest koodist (nt. Stopp > selenotsüsteiin). 7. Eukarüootsete organismide genoomiprojektid (pärmid, eelloomad, hulkraksed). Esimesena sekveneeritud eukarüoot Saccharomyces cerevisiae - pagaripärm (1996 a., 14 Mb, 16 kromosoomi, lisaks plasmiidid ja dsRNA viirused). Umbes 6340 geeni, 7% kodeerib mittetransleeritud RNA-d. Valke kodeerivaid ORF-e 5773 (25% nendest iseloomustamata). Geenide pikkus ca. 1.5 kb. Geenide kaugus ca 2 kb. Genoom väga kompaktne. Kromosoomides funktsionaalsed elemendid ARS, TEL, CEN. 2002 a. Schizosaccharomyces pombe käärituspärm, genoom. 13.8 Mb. 4940 valke kodeerivat geeni u. 57% genoomist. Sarnasem kõrgemate eukarüootidega kui S. cerevisiae, Erinevused intronite arvus (S. cerevisiae 275 e. 5%, S. pombe 43%), transposonite arvus (S. cerevisiae arvukalt, S. pombe vaid mõned). Esimene
· Toimub sünteesitava RNA ahela 3'- hüdroksüülrühma nukleofiilne atakk nukleosiidtrifosfaadi kõige sisemisele fosfori aatomile · Peale matriitsi on vajalik promootori olemasolu · RNA süntees toimub 5' 3' suunas · Transkriptsiooni käigus sünteesitud mRNA läbib enne suundumist rakutuumast ribosoomi protsessimise: · mRNA 5'-ots blokeeritakse "mütsiga" (cap) · mRNA 3'-otsa lisatakse polü-A saba (poly-A tail) · Pre-mRNA molekul sisaldab nii kodeerivaid eksonjärjestusi kui mittekodeerivaid intronjärjestusi: · Intronid lõigatakse välja ja eksonite otsad ühendatakse splaisingu teel (splicing) Translatsiooni alustamise koodon on tavaliselt AUG: · Kodeerib metioniini · Translatsiooni lõpetamise koodoneid on kolm: UAA, UAG ja UGA Alguspunkti otsimist nimetatakse scanning. 15. Kirjeldage nii üksikasjalikult kui suudate informatsiooni edastamist närvisüsteemis. V: Neuronil on puhkeseisundis membraanipotentsiaal
5. Elongatsioonis on transkriptsioon väga produktiivne, polümeraas lahkub DNA ahelalt ja vabastab vast-sünteesitud RNA, kui kohtab terminatsiooni signaali. 6. Terminatsiooni signaal tuleb DNAlt , selle tulemusel moodustub RNA juuksenõela struktuur, mis destabiliseerib polümeraasi hoidmist RNA küljest. RNA polümeraasid eukarüootide rakkudes RNA polümeraas I transkribeerib 5,8S, 18S ja 28S rRNA geene RNA polümeraas II transkribeerib kõiki valke kodeerivaid geene, aga lisaks ka snoRNA, miRNA, siRNA, lncRNA ja enamust snRNA geene RNA polümeraas III transkribeerib tRNA, 5S rRNA, mõnesid snRNA ja teiste väikeste RNA-de geene * Nimeta rakkude poolt toodetavad RNA-d ja nende funktsioon. Informatsiooni-mRNA kannab informatsiooni valgujärjestuse kohta ribosoomi, mis on valgusünteesi masinavärgiks rakus. mRNA on kodeeritud niimoodi, et järjestikused kolm nukleotiidi (koodon) vastavad ühele aminohappele.
reguleerivad teiste geenide avaldumist. Eriline geenide rühm on nn. koduhoidjad geenid (housekeeping), mis avalduvad hulkraksetes organismides igas rakus ja ainuraksetes organismides avalduvad nad konstitutiivselt st. pidevalt (kui organism ei ole stressis ja geenid represseeritud). Koduhoijatel geenidel on eriline struktuur, nende 5' osas paikneb oligopürimidiin järjestus nn. TOP geenid. Just TOP geenide intronites on sageli veel teisigi kodeerivaid järjestusi, mis samuti kuuluvad koduhoidjate geenide hulka. See on omamoodi geenide kattumine, kus informatsioon küll füüsiliselt ei kattu. Siiski on mõlema geeni produktid reguleeritud ühise kontrolljärjestuse poolt. Geenide kattumine esineb väga ulatuslikult prokarüootides, esineb nii mRNA tasemel geeni kattumist (siin on oluline lugemisraam, mida käsitleme lähemalt geneetilise koodi juures) kui DNA tasemel kattumist, mis viib erinevate mRNA molekulide sünteesile.
-8 -16 subühikule: 10 kuni 10 M, mis vastab assotsatsiooni vabaenergiale 50-100 kJ/mol; entroopia kasv © MIHKEL HEINMAA, kevad 2010 hüdrofoobsete rühmade peitmise tõttu. Eelised: stabiilsus (pinna ja mahu vähenemine); geneetiline ökonoomsus (vähem kodeerivaid geene); katalüütiliste trentrite kokkuviimine; kooperatiivsus. VI SISSEJUHATUS ENSÜMOLOOGIASSE 1. Kõik ensüümid, v.a mõni katalüütiline RNA, on valgud. Ensüümid on biokeemilised katalüsaatorid, mida iseloomustab suur katalüütiline jõud, kõrge spetsiifilisus ja reguleeritavus. On metaboolsete funktsioonide vahendajad
vahendavad TTAGGG korduste kinnitumist tuuma maatriksile. Telomeeri kromatiini struktuur mõjutab ka telomeeriga külgnevae geenide ekspressiooni, mistõttu telomeeri vahetus läheduses on geenid sageli represseeritud. Tuumakese organisaatori piirkond ehk NOR Tuumakese organisaatori piirkond on kromosoomiala, mis moodustab tuumakese. NOR-is paiknevad rRNA tandeemselt korratud geenid. Iga rDNA transkriptsiooniühik sisaldab rRNA geene kodeerivaid järjestusi ja mittetranskribeeritavat intergeenset speisserit. Inimese 5S RNA geenid, mis on 120 bp pikad ja mitusada korda tandeemelt korratud, paiknevad 1. kromosoomi pikal õlal ja ei ole seotud tuumakesega. 18S, 5.8S ja 28S rRNA geenid on 44 bp pikad ja paiknevad akrotsentriliste kromosoomide 13-15 ja 21-22 NOR-alades. DNA kordusjärjestused Kordusala Korduse Korduse arv Kordusühik Lookuste arv Lokalisatsioon
Nukleotiid positsioonis 6666, s.o. C, konverteeritakse deamiinimise tagajärjel U-ks. See muutus, mis toimub vaid soolerakkudes, muudab CAA koodoni UAA poolt kodeeritud stopp-koodoniks ning lõpeb poole lühema valgu apoB-48 sünteesiga. See on C-U editing, on ka A-I editing. 4. Mis on peamine erinevus prokarüootse ja eukarüootse mRNA vahel? Paljud bakteriaalsed mRNAd on polütsistroonsed, st et üks mRNA molekul (nt trp operoni kodeeriv mRNA) sisaldab kodeerivaid järjestusi, mis kodeerivad mitut, samas bioloogilises protsessis osalevat valku. Eukarüootsed mRNAd on aga monotsistroonsed, st iga mRNA molekul kodeerib ühte valku. Polü- ja monotsistroonsete mRNAde erinevus on seotud nende mRNAde translatsiooniprotsesside fundamentaalse erinevusega (või siis eukarüootne mRNA sisaldab introneid ja vajab transkriptsioonijärgset töötlemist, prokarüootne on aga kohe küps ja sellelt alustatakse koheselt translatsiooni). 5
fiibrid on lahti hargnenud ja moodustavad kaugele väljaulatuvaid linge. Samasuguseid linge võib näha ka inimese rakkude tuumades, kui seal toimub laiaulatuslik geeniekspressioon (sellised lingud sisaldavad 50 000 kuni 200 000 nukleotiidipaari) 11. X kromosoomi inaktivatsioon, Barri kehake. Inimestel on sugukromosoomides kas XX või XY kromosoomid. X kromosoom on suur ning seal on mitmeid regulatoorseid geene, millest paljud on essentsiaalsed eluks. Y kromosoomil on aga vähe kodeerivaid geene, millest ükski pole essentsiaalne. Seepärast on X kromosoom vajalik kõikidele inimestele, mitte ainult naistele. Kuid naised ei saaks funktsioneerida, kui neil oleks topelt valke, mis tehtud kokku kahe X kromosoomi poolt, seega tuleb üks X kromosoom inaktiveerida (seda tehakse varases embrüogeneesis). Iga rakk valib ise juhuslikult, kumb X kromosoom inaktiveeritakse. Tihedalt kokku pakitud inaktiivses olekus X kromosoom on Barri kehake.
ka regulaatorpiirkondadest, mis võivad kodeerivast osast kaugel paikneda ja samuti pre- mRNA protsessingut võimaldavatest piirkondadest. Esinevad ka geenid, mis ei kodeeri valku, näiteks tRNA, rRNA geenid. Geenide suurus varieerub. Inimese keskmise geeni suurus on ~27000 DNA aluspaari (Abeles tabel 4-1 lk.202). Eukarüootse raku geenid sisaldavad mittekodeerivaid piirkondi mida nim introniteks, need piirkonnad pre-mRNA protsessimisel lõigatakse välja, toimub nn splicing. Kodeerivaid piirkondi nim eksoniteks. Geeni otstes paiknevad mittekodeerivad DNA alad on vajalikud geeni transkriptsiooniks. 5' otsas on transkriptsiooni regulatsiooni piirkond, 3' otsas on järjestused mis on vajalikud mRNA modifitseerimiseks, samuti stop koodonid ja täiendavad regulaatorelemendid. Sageli on raske määrata, kus ühe geeni 3' ots lõpeb ja järgmise geeni 5' ots algab. Õpikute tekstis sageli geeni all mõistetakse ainult DNA kodeerivat piirkonda mis transkribeeritakse mRNA-ks
Retinoolhape (Retseptorid (RAR-α, RAR-β, RAR-γ): tuumaretseptorid (rakusisesed), võivad toimida transkriptsioonifaktoritena. Transkriptsioonifaktorid käivitavad või pidurdavad geenide transkriptsiooni. Indutseeritakse / represseeritakse arengu signaliseerivate faktorite poolt, oluline osa nende poolt käivitatavast arenguprogrammist. Omakorda käivitavad / represseerivad arengu signaliseerivaid faktoreid ja transkriptsioonifaktoreid kodeerivaid geene mis on vajalikud järgmiseks arenguetapiks. Enamikul arengu signaliseerivatest valkudest on rakuvälised inhibiitorid. BMP ja Wnt perekondade peamised inhibiitorid mis määravad suuri arengulisi valikuid. Rakkude adhesioon -morfogeneesi oluline mehhanism. Üks oluline mehhanism: rakkude erinev afiinsus. Rakkude pinnamolekulid eri kudedes/organites erinevad, muutuvad arengu käigus. Osalevad rakkude moodustumisel kudedeks ja eri kujuga organiteks. Kadheriinid seovad rakke
levinud erinevates geograafilistes piirkondades. Fülogenoomika 53. Iseloomustage liigipuu konstrueerimise meetodeid, mis kasutavad mitme geenilookuse või kogu genoomi järjestusi (genoomi üldiseid tunnuseid kasutavad meetodid ja DNA järjestusi kasutavad meetodid). Meetodid, mis kasutavad genoomi üldisi tunnuseid: Oligomeeride sagedused – kasutada võib kogu genoomi järjestust, ainult kodeerivaid järjestusi või valkude AH-lisi järjestusi. Ainult üks parameeter – oligomeri pikkus K. Homolooge pole vaja tuvastada, järjestusi pole vaja joondada. Oligomeeride sageduste põhjal arvutatakse distantsmaatriks. Puu konstrueerimiseks kasutatakse distantsmeetodeid. Geenide sisaldus genoomis – puud konstrueeritakse distantsmeetoditega: liikide evolutsioonilist kaugust
nukleotiidse järjestusega komplementaarne RNA molekul. Transkriptsioonil saasakse mRNA, tRNA ja rRNA molekulid. mRNA struktuur prokarüootidel ja eukarüootidel. Bakteriaalne mRNA on reeglina polütsistroonne, st. üks mRNA kodeerib mitut valku. Valku kodeerivat järjestust nii mRNA’l kui DNA’l nimetatakse ka avatud lugemisraamiks, lühend ORF (open reading frame). Avatud lugemisraam on nukleiinhappe järjestus, mis sisaldab järjestikuseid aminohappeid kodeerivaid koodoneid ja mis algab initsiaator- koodoniga ning lõpeb stop-koodoniga. mRNA’d sisaldavad lisaks kodeerivale järjestusele (ORF’le) ka speisserjärjestusi. Enne (5’ poolselt) ORF’i asub liiderjärjestus ja peale viimast ORF’i on treilerjärjestus. Erinevate lugemisraamide vahel asuvad inter- tsistroonsed speisserid. Initsiatsiooniprotsessi käigus otsib ribosoom üles ORF’i alguskoha st. initsiaator-koodoni, mis on enamasti AUG. Bakteriaalsetel mRNA’del
Uuritava geeniga rekombinantsete kloonide selektsioon 42. Mis on cDNA? cDNA ehk komplementaarne DNA on RNA matriitsilt in vitro sünteesitud DNA molekul. In vitro on bioloogilise protsessi katseline läbiviimine või vaatlus organismiväliselt, katseklaasis. Isoleeritakse avalduvate geenid mRNA ning sünteesitakse pöördtranskriptaasiga komplementaarne DNA koopia ehk cDNA, selle kogu sisaldab vaid funktsioneerivate geenide kodeerivaid järjestusi. Viiakse läbi enne kloneerimist. 43. Millised on kloneeritud DNAde kasutusalad tänapäeval? Ravimitööstuses, kui kloneeritud DNA panna mingi looma sisse, siis loom hakkab tootma valku, nt insuliini saadakse nii. Saab teha transgeenseid organisme. 44. DNA sekveneerimise põhimõte. Sekveneerimine ehk järjestusanalüüs on DNA nukleotiidse järjestuse kindlaks tegemine. Ajalooliselt olid DNA sekveneerimise meetodid põhimõtteliselt kahte tüüpi: 1
12 Kordamisküsimused (Anu Aaspõllu) 1.Kriteeriumid DNA tüpiseerimismarkerite valimiseks. DNA tüpiseerimise alus : Iga indiviidi genoom on unikaalne (välja arvatud ühemunamitmikud), päritakse vanematelt. Geneetilist varieeruvust kasutatakse iniviidide eristamiseks (statistiline interpretatsioon) DNA tüpiseerimine peab olema hõlpsalt teostatav ja korratav. Käeoleval ajal kasutusel olevad standartsed DNA testid ei vaata kodeerivaid piirkondi (geene) vähe/kui üldse saadakse informatiooni rassi, haigussoodumuste, fenotüübi (silmade värv, kasv, juuste värv) kohta. Kriteeriumid DNA tüpiseerimismarkerite valimiseks: 1.Markerid peavad olema polümorfsed (et oleksid informatiivsed) 2. Markerid peavad olema ühe lookuse markerid.(et oleks selge nende arv ja asukoht) 3. Markerid peavad olema neutraalsed.(et puuduks valik) 4. Markerid peavad olema erinevates kromosoomides.(et oleksid sõltumatud) 2
struktuuri, samad sidemed) Pildil on lihtsustatud skeem hemoglobiini kvaternaarstruktuurist. Kvaternaarstruktuuri eelised: o Stabiilsus: pinna ja mahu suhte vähenemine o Geneetiline ökonoomsus ja efektiivsus (vähem kodeerivaid geene) o Katalüütiliste tsentrite kokku viimine o Kooperatiivsus LIISI KINK 21 BIOKEEMIA test I VI. SISSEJUHATUS ENSÜMOLOOGIASSE 1. Ensümoloogia põhimõisted: ensüümide ehitus, aktiivtsentri mõiste.
Juuksenõela moodustumine viib RNA:DNA hübriidi lahutamisele U-rikkast järjestusest. Eukarüootsetes (päristuumsetes) rakkudes toimub transkriptsioon põhiliselt sama skeemi kohaselt nagu prokarüootideski kuid esineb siiski ka teatavaid erinevusi. Nagu eespool mainitud, on eukarüootidel kolm erinevat RNA polümeraasi, mis sünteesivad erinevaid RNA molekule. Transkriptsiooni esimeses etapis sünteesitakse nn. premRNA, mis sisaldab oma stuktuuris nii valgu sünteesi kodeerivaid piirkondi eksoneid- kui ka valgu sünteesiks mittevajalikke järjestusi introneid. RNA sünteesi järgmises etapis toimub mittekodeerivate järjestuste väljalõikamine ehk splaising. Selle tulemusena saadakse nn. küps-RNA. mRNA-de sünteesil esineb veel kaks olulist etappi. Transkriptsiooni käigus lisatakse eukarüootse pre-mRNA 5' cap (müts). Müts kujutab endast modifitseeritud struktuuriga guaniini jääki - m7G cap -. mis on mRNA-ga ühendatud 5'-5' sidemega
Geenide klaster, mis moodustab bakteriaalse operoni, sisaldab ühe transkriptsiooniühiku, kuna ühelt promootorilt transkribeeritakse üks primaarne transkript. 1 geen = 1 valk, 1 operon = mitu valku. 18. Mis on peamine erinevus prokarüootse mRNA ja eukarüootse mRNA vahel? Enamus eukarüootsetest geenidest kodeerib monotsistroonseid mRNAsid sisaldades pikki introneid. Paljud bakteriaalsed mRNAd on polütsistroonsed, st et üks mRNA molekul (näit. Trp operoni kodeeriv mRNA) sisaldab kodeerivaid järjestus, mis kodeerivad mitut, samas bioloogilises protsessies osalevat valku. Eukarüootsed mRNAd on aga monotsistroonsed, st iga mRNA molekul kodeerib ühte valku. Polütsistroonsete ja monotsistroonsete mRNAde erinevus on seotud nende mRNAde translatsiooniprotsesside fundamentaalse erinevusega. 4 19. Võrdle prokarüootsete ja eukarüootsete RNA polümeraaside
toimemehhanism Dicer on RNaas III perekonna endoribonukleaas, mis lõikab dsRNA-d and pre- mikroRNA-d lühikesteks 20-25 bp pikkusteks dsRNA-deks (2 bp jääb 3’-otsast üle ulatuma). Dicer koosneb 3 domeenist: 2 RNaas III domeeni ning üks PAZ domeen. Interageerub abivalkudega. Argonaut on RISC kompleksi katalüütiline komponent. Seondab endaga erinevate klasside väikseid mitte-kodeerivaid RNA-sid (miRNA, siRNA, piRNA). Väikesed RNA-d juhivad agronaudi valgud komplementaarsete mRNA-de juurde. Osadel agronautidel on endonukleaasne aktiivsus, mis lõikab mRNA-d, lisaks osaleb siRNA passenger-ahela degradatsioonis. Kolm rühma: argonaudi-sarnased AGO1; piwi-like proteins, group 3 mikroRNA ja siRNA biogeneesi võrdlus miRNA siRNA
* põllumajandus-kemikaalide kasutamise suurenemine * vahelduvate külvikordade süsteemi kasutamise vähenemine 2) GMO-de ja neid või nende komponente sisaldavate toiduainete turustamise reguleerimine; Turustamist reguleerivad nt Codex Alimentarius (toidualane) ja Cartagena protokoll (keskk.). Nõutav on GM toidu märgistamine. EL'is on toidus sisalduva lubatud GM ainete määraks võetud 0.9 % (ilma märgistuseta). 3) GM põllukultuurides kasutatavad kodeerivaid järjestused - nimetada ja iseloomustada vähemalt kolme neist. 2-5A süntetaas: CP4EPSPS: pärit Agrobacterium tumefaciens'st, soodustab taimes kasvuks vajaliku ensüümi EPSPS sellise vormi sünteesi, mis on vastupidav herbitsiidi RoundUp suhtes e annab taimele herbitsiiditaluvuse. Cry1 Ab: pärineb bakterist Bacillus thuringiensis (Bt), kasutatakse Bt-maisi tegemiseks, annab taimele insektitsiidsed omadused (Bt toksiin). Pat: Bt-maisis, annab herbitsiiditaluvuse, pärinev mullabakterist
erladub promootorilt ning jätkab RNA ahela pikedamist. Fosforüülimise tagajärjelt seostuvad RNA töötlemise faktorid polümeraasile ja hakkavad RNA-d ümberkujundama. Kromatiini ümberkujundav kompleks Histoone ümberkujundav ensüüm Mediaator- sinna kinnitub enhancer Eukarüootide RNA polümeraasid. RNA polümeraas I – transkribeerib 5,8S, 18S ja 28S rRNA geene RNA polümeraas II – transkribeerib kõiki valke kodeerivaid geene, aga lisaks ka snoRNA, miRNA, siRNA, lncRNA ja enamust snRNA geene RNA polümeraas III – transkribeerib tRNA, 5S rRNA, mõnesid snRNA ja teiste väikeste RNA-de geene Üldiste transkriptsioonifaktorite ülesanne DNA transkriptsiooni läbiviimises. Nad aitavad paigutada eukarüootide RNA polümeraasi täpselt promootorile. Nad aitavad DNA ahelaid teineteisest lahti tõmmata, selleks et transkriptsioon saaks alata.
eksonite ühendamine, mõned intronid jäetakse välja. Funktsionaalselt jaotatakse geene: struktuursed – kodeerivad valke ja RNA molekule regulaator – poolt kodeeritud produktid, võib ka RNA ja valk olla, aga reguleerivad teiste geenide avaldumist koduhoidja geenid (housekeeping) – hulkraksetes avalduvad igas rakus, ainuraksetes avalduvad konstitutiivselt (pidevalt). Neil pakineb 5’ osas oligopürimidiin järjestus (TOPP geenid). TOPP geenide intronites on sageli teisi kodeerivaid järjestusi – samuti koduhoidja geenid. Omapärane geenide kattumine, füüsiliselt ei kattu info, aga mõlema geeni produktid reguleeritud ühise kontrolljärjestuse poolt. Geenide kattumine esineb prokarüootides (mRNA tasemel ja DNA tasemel) – erinevate mRNA molekulide süntees. Eriti oluline viirustel. Geenide aktiivsuse regulatsiooni tasemed: 1) transkriptsioon – kõige olulisem (!), RNA sünteesi reguleerivad valgud ja neid mõjutavad faktorid 2) RNA protsessimine ja transport
Patogenees. Levib vereülekandel, suguvahekorra puhul, imetamisel. Viirus siseneb vereringesse, infitseerib CD4 rakke ja hilistüüpi ülitundlikkust põhjustavaid T–rakke. Need paiknevad peamiselt nahas, sellest ka ATLL sümptomid. Retseptor on olemas ka neuronitel. Replikatsiooni vaata retroviiruste üldosast, transkribeerib gag, pol, env geene, lisaks teeb veel tax–proteiini, mis transaktiveerib IL–2 ja tema retseptorit kodeerivaid geene – aktiveeritakse infitseeritud raku kasv. Viirus võib jääda latentseks või replitseeruda aastaid aeglaselt, võib ka indutseerida teatud T–rakkude klonaalset väljakasvu. ATLL on reeglina monoklonaalne, kuigi viirus on võimeline ka polüklonaalset põhjustama. Leukeemiani võib viia kromosoomivigade ja ümberkorralduste kuhjumine T–raku retseptori β–geenis. Antikehad tekivad viiruse gp46 ja teiste valkude vastu. Infektsioon põhjustab ka immuunsupressiooni.
Pruuni rasvkoe osakaalu tõus võiks kiirendada rasvade põletamist ja aidata rasvtõve puhul. 106.Mitokondrite geneetiline süsteem: olemus, mtDNA erinevus DNAst ja pärandumine. Mitokondrid omavad iseseisvat geneetilist süsteemi: DNA, RNA, ribosoomid. Igas mitokondris enamasti 2-10 koopiat mtDNA-d. Mitokondrite arv kahekordistub pooldumise läbi iga raku jagunemise kohta keskmiselt 1 korra. Erinevused: geenid väga tihedalt pakitud, vähe kodeerivaid alasid ja varieeruvust geneetilises koodis. mtDNA on maternaalne (mtDNA päritakse 100% emalt), sest spermi mtDNA lahjendub munaraku omas; spermi saba ei sisene munarakku; ning spermi mtDNA mitokondrid degradeeritakse pärast sisenemist munarakku. 107.Mitokondriaalsete haiguste üldiseloomustus. Mitokondrite doonorlus. Haiguspilt sõltub: 1) Palju saadi emalt defektseid mitokondreid. 2) Kas edasisel pooldumisel defektsed mitokondrid kontsentreerusid teatud kudedes. 3) Kas ületati
Võrreldes HGP projektiga olid Venteril kasutada uut tüüpi, võimsamad automaatsekvenaatorid. Konkurents inimese genoomi sekveneerimisel kiirendas ka HGP tegevust. Kogu genoomi DNA järjestuse mustandvariandi valmissaamisest teatati 2000-nda aasta juunis mõlema konkureeriva projekti poolt. Sekveneeriti mitme inimese DNA segu. Saadud andmete põhjal leiti, et inimesel on 30000 kuni 40000 geeni. Inimese genoom on 3 miljardit aluspaari pikk. Seega on valku kodeerivaid järjestusi ligikaudse hinnangu alusel 1-2% genoomist. 2003. a. aprilliks, DNA kaksikheeliksi kirjeldamise 50-ndal aastapäevaks, esitas HGP inimese genoomi nukleotiidse järjestuse, kus 98% geene sisaldavatest aladest oli sekveneeritud 99,99%-lise täpsusega. Praeguste andmete järgi on inimesel ligikaudu 24000 geeni. Sekveneeritud on ka konkreetsete isikute genoome (näit. Craig Venter, James Watson). Kahe mittesuguluses oleva inimese genoomid on 99,5% ulatuses identsed
Võrreldes HGP projektiga olid Venteril kasutada uut tüüpi, võimsamad automaatsekvenaatorid. Konkurents inimese genoomi sekveneerimisel kiirendas ka HGP tegevust. Kogu genoomi DNA järjestuse mustandvariandi valmissaamisest teatati 2000-nda aasta juunis mõlema konkureeriva projekti poolt. Saadud andmete põhjal leiti, et inimesel on vähem geene kui algul arvati 30000 kuni 40000. Inimese genoom on 3 miljardit aluspaari pikk. Seega on valku kodeerivaid järjestusi ligikaudse hinnangu alusel 1-2% genoomist. 2003. a. aprilliks, DNA kaksikheeliksi kirjeldamise 50-ndal aastapäevaks, esitas HGP inimese genoomi nukleotiidse järjestuse, kus 98% geene sisaldavatest aladest oli sekveneeritud 99,99%-lise täpsusega. Praeguseks on sekveneeritud paljude geneetikas mudelorganismidena kasutatavate organismide genoomid. Nii teame me DNA nukleotiidset järjestust bakteril E. coli, pärmil S. cerevisiae, nematoodil C. elegans,
annaabi.ee 
