Plaanid puhkusele minna? Võta endale majutus AirBnb kaudu ja saad 37€ kontoraha Tee konto Sulge
Facebook Like

Molekulaarbioloogia (0)

1 Hindamata
Punktid

Esitatud küsimused

  • Kus paikneb peptidüül - tRNA ribosoomis ?
  • Kuidas saab alguse surpressor tRNA ?
  • Kuidas tekivad antikehad , mis tunnevad antigeeni ära veel täpsemalt ?
 
Säutsu twitteris

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 A
Molekulaarbioloogia põhidogma
DNA RNAvalk
DNA sünteesitakse nii DNA kui RNA alusel!
RNA-sõltuv DNA polümeraaspöördtranskriptaasrevertaas – katalüüsib DNA sünteesi RNA matriitsilt, leiti algselt retroviirustelt.
Dogma evolutsiooniline aspekt: looduslik valik toimub organismide mitte geenide tasemel. Valik toimub geeniproduktide tasemel. Ühte „head“ geeni võib ümbritseda „halvad“ geenid ja teda ei valita. Mutatsioonid toimuvad juhuslikult. Epigeneetiline pärilikkus - on seotud genoomi ekspressiooni mustrite kordumisega uues põlvkonnas (DNA metüleerimine), ei ole seotud muutustega genoomis .
Geneetilise info 3 põhilist ülekandeprotsessi:
1. Replikatsioon – kahekordistumine
geneetiline info on säilitatud DNA kaksikheeliksi kujul
viib läbi DNA-sõltuv DNA polümeraas (substraat: desoksünukleosiid-5’-trifosfaat)
DNA replikatsioon – eukarüootidel
RNA replikatsioon – viirustel
DNA sünteesitakse – DNA alusel, RNA alusel; rekombinatsiooni, reparatsiooni alusel
Kitsas mõiste – DNA süntees
Laiem mõiste – RNA praimeri süntees, DNA ja kromosoomi struktuuri muutused, replikatsiooni regulatsioon
2. Transkriptsioon – mahakirjutamine
RNA süntees DNA matriitsi alusel. RNA sünteesi regulatsioon on geeni aktiivsuse regulaatori põhiline tase!
viib läbi DNA-sõltuv RNA polümeraas (substraat: ribonukleosiid-5’-trifosfaat)
Sünteesitud RNA ahel vastab 1:1-le temaga antiparalleelsele DNA matriitsahelale (komplementaarsusprintsiip).
kodeeriv ahel –DNA ahel, mis on RNA-ga identse järjestusega.
RNA sünteesi käigus toimub DNA ahelate lahtiharutamine, struktuur taastub pärast sünteesi.
3. Translatsioon – valgu biosüntees , tõlkimine
RNA nukleotiidne järjestus tõlgitakse valgu AH järjestuseks.
mRNA – kannab valgu sünteesiks vajalikku geneetilist informatsiooni.
ribosoom – RNA ja valkudest koosnev organell . Valgu AH järjestus ei määra 1:1 RNA järjestust (Goethe – Lost In Translation). Toimetab valkude sünteesi.
Koosneb kahest erinevast subühikust: väike ja suur. Auk keskel ( valgud RNA vahelistes aukudes), millest käivad läbi ribosoomi substraadid. Ribosoomid stabiliseerivad RNA-valgu struktuuri. Subühikuid iseloomustatakse raskusväljas liikumise kiiruse järgi (sadenemise järgi) – Svedberg. Bakteri ribosoomid 30S ja 50S – kokku 70S. Eukarüootidel 40S ja 60S – kokku 80S. Sõltub osakeste massist ja tema tihedusest – Svedberg. Sõltub osakeste massist ja tema tihedusest. Subühikud on omavahel koos subühikutevaheliste sildadega, põhiliselt RNA-RNA interaktsioon . Väike subühik – 1500 nukleotiidiline, 1 heeliks ja valgud. Suur subühik on natukene teistmoodi orienteeritud. Suur subühik – 6 sekundaarstruktuuri, lisaks 5S RNA. Subühikute vahele seostub tRNA 3 erinevasse saiti (A, P, E). Subühikud võivad olla erinevad, aga neid on alati kaks. 23S + 15 S RNA (suur subühik). Ribosoomi massist prokarüootidel 2/3 RNA. Eukarüootidel on suhteliselt rohkem valke (umbes pooleks), aga ka RNA on suurem. Põhjus, miks ta koosneb kahest subühikust on see, et mRNA käib kahe subühiku vahelt läbi.
valgu biosünteesi etapid (lühidalt):
osalevad valgulised faktorid , ATP, GTP. vajame ribosoome, AH seotakse spetsiifilise tRNA molekuliga ensüümide - aminoatsüül-tRNA süntetaasi (ARS) või aminoatsüül-tRNA ligaasi (ARL) – vahendusel.
1. preribosomaalne etapp:
aminoatsüül-tRNA süntees (aa-tRNA)
2. ribosomaalne etapp: (ribosoomides)
mRNAs pakinev koodon seatakse vastavusse tRNA sisalduva antikoodoniga
koodon – koosneb kolmest järjestikusest nukleotiidist
ribosoom sünteesib AH vahele peptiidsideme (tRNA küljes AH-d). Kasvav peptiidahel on sünteesi käigus kovalentselt seotud tRNA-ga.
Geen
  • pärilikkuse ühik, DNA lõik (nukleotiidsed järjestused, järjekord määrab info), mis kodeerib eralduvat produkti (RNA või valk)
  • DNA kodeerib iseend, aga pole eralduv produkt – jääb matriitsahelaga seotuks (poolkonservatiivne replikatsioon)
  • Geenid on kodeeritud ühe ahela poolt, vastasahel kodeerimisel ei osale. NB! Pikema DNA lõigu ulatuses võivad mõlema ahela poolt kodeeritud olla – osa geene paikneb ühel, osa teisel ahelal .
  • geenid võivad kattuda nii ühel kui ka eri ahelatel.
  • ühe geeni sees võib asuda teine geen
  • ei võrdu DNA
  • võib koosneda ka RNA-st
  • produktiks on RNA või valk
  • muutused koodis toimuvad RNA tasemel – RNA protsessing

Inimese DNA-s on üle 90%, kus üldse geene ei ole
Geenide osad:
regulaatorpiirkond – geeni alguses, geeni sees, osaliselt väljaspool geeni, geenist endast kaugel. Sh ka terminaatorjärjestused – määravad sünteesi lõppu.
kodeeriv osa – sünteesitakse RNA
struktuurne osa – vastab produktis sisalduvale pärilikule infole. Peale sünteesi läbib RNA protsessingu – osa järjestusi eemaldatakse – ei satu kogu DNA kodeeriv osa produkti.
Prokarüootide – eeltuumsete geenid
Eukarüootsete – päristuumsete geenid
Pidevad;
Struktuurne osa on pidev järjestus ja
kopeeritakse produkti;
Organiseeritud operonidesse – mitu produkti
kodeerivad järjestused ühise regulaatori
kontrolli all.
Katkendlikud, sisaldavad introneid ja eksoneid
Geeni primaarprodukt mRNA läbib splassingu – osa RNA järjestusest eemaldatakse ( intronid ). Eksonid jäävad alles ja ühendatakse – nii tekib küps mRNA.
Küpses mRNAs on ka mittekodeerivad piirkonnad – liider (alguses, 5’ osas), treiler (lõpus, 3’ osas). Ka ühe geeni intronid võivad kodeerida produkte – mitmed väikesed RNA molekulid ( snoRNA )
alternatiivne splassing – ühel geenid mitu võimalikku produkti. 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. Aktiivne protsess ja väga täpselt kontrollitud
3) mRNA lagundamine - mRNA eluiga on oluline. Kui seda ei lagundata, siis saab tema arvelt sünteesida palju komponente. Valk titiin (kõikidel selgroogsetel olemas) – vajatakse varajases embrüonaalses arengus, esimest korda vajatakse blastulas. Sünkroonjagunemine toimub kiiremini (valk valgus sünteesitakse), mRNA jõutakse valmis sünteesida ja rakku transportida, aga ei jõuta lõpuni transleerida. Titiini molekul ise on väga pikk (mitukümmend AH pikk) - jääb titiin poolikuks, sest mRNA lagundatakse enne mitoosi käigus. Kui rakutsükkel pikeneb, saavad titiini molekulid valmis.
4) translatsioon – mRNA struktuur ja regulaatorvalgud ja RNA-d
5) valgu modifitseerimine ja lokalisatsioon – erinevatel modifitseerivatel valkudel eri roll
6) valgu eluiga (N- terminaalne reegel) – valke sünteesitakse tohutult palju, aga kui ta eluiga on mõni minut, siis pole ta roll nii tähtis midagi.
Valgu eluaea määrab ära N-terminaalne AH – N-terminaalne reegel.
Kui üks nendest destabiliseerivatest AH on eksponeeritud, siis suunatakse proteasoomi. Proteasoomis on keskmine kamber, mis toimetab lagundamist.
DNA ja valgu vaheline spetsiifiline äratundmine on geeni regulatsiooni alus. Valgud tunnevad DNA-l ära kindlaid järjestusi. Esineb negatiivne transkriptsiooni regulatsioon – DNA on vaikimisi aktiivne. Geenide regulatsioon seisneb geenide vaigistamises (maha surumises). nt. kui regulaatorvalk seostub promootorpiirkonna sellisesse kohta, mis sisaldab ka operaatorit. See viib geenide väljalülitamisele. Kui regulaatorit pole, on operon aktiivne. Teine geeni regulatsiooni põhiline viis on positiivne transkriptsiooni regulatsioon. Regulaator paneb geenid tööle, kui regulaatorit pole, on geen välja lüliatud.
RNA-d:
  • stabiilsed. preRNA → translatsioon → valk
    pretRNA → translatsioon → valk

presnRNA → protsessimine → mRNA → translatsioon → valk
  • labiilsed. premRNA → protsessimine → mRNA → translatsioon → valk

Labiilne RNA tuleb alati uuesti sünteesida. Stabiilne funktsioneerib mitmes rakupõlvkonnas.
snRNA – palju erinevad RNA klasse, mõjutavad info ülekannet, väikese tuuma RNA, premRNA protsessing
Labiilne RNA: mRNA ja mõned teised, miRNA (microRNA, seotud geenide vaigistamisega), siRNA (small interferingRNA)
RNA sünteesitakse eelastena (preRNA).
premRNA protsessingul muutub info oluliselt. Nt. ADAR – inimese KNS ensüüm , mis muudab A nukleotiide I-ks (Inosiin on deamineeritud A – NH2 reageerib H2O-ga). I paardub nagu G. Toimub RNA editing – primaarstruktuuri tasemel tehakse valgustruktuuris muutusi.
DNA järjestuse võrdlemine:
võrreldakse neljast nukleotiidist koosnevaid järjestusi. Järjestuse homoloogia alusel jagatakse perekondadesse ja superperekondadesse.
Geenid jagatakse järjestuse ja funktsiooni alusel:
homoloogilised – sarnane järjestus ja funktsioon
paralood – sarnane järjestus, erinev funktsioon nt pseudogeenid
ortoloog – geenid kahest eri liigist, mis pärinevad ühest geenist nende liikide viimases ühises eellases.
Geenide võrdlemisel on oluline leida lõigud, mis on suure homoloogiaga (mitte üldpilt). Eriti oluline valgu geenide võrdlemisel. Valkudes on järjestuse motiivid, perekondade piires konserveerunud järjestuse elemendid, mis koosnevad lühikestest lõikudest, aga need lõigud peavad olema kindlas järjestuses .
Pööratud geneetika – järjestuse võrdlemise alusel on võimalik tundmatu funktsiooniga geenile ennustada tema produkti võimalikku funktsiooni. Otsib funktsiooni muutust järjestuse muutmise tulemusel ja funktsioone olemasolevatele järjestustele
Tavaline geneetika – otsib mutatsioone funktsiooni muutuste kaudu.
DNA järjestuste võrdlemine on aluseks molekulaarsele evolutsiooniteooriale – eksonid ei varieeru (loodusliku valiku tõttu) ja intronid varieeruvad suuresti.
Makromolekulide struktuur
Geneetiliselt kodeeritud makromolekulid – nukleiinhapped ja valgud – on polümeerid, mis koosnevad väikesest arvust monomeeridest. Monomeerid sisaldavad identset osa, nad on omavahel ühendatud ja moodustavad polümeeri selgroo . Selgroo küljest hargnevad monomeeride külgahelad.
Geneetiliselt on kodeeritud primaarstruktuur – biopolümeeride monomeeride järjestus.
Molekulaarne mitmekesisus
- üks molekul sarnaneb teisega
- kaks molekuli seonduvad ensüümkompleksi sama piirkonnaga
- mitmed valgud on ruumiliselt tRNA-ga ühesuurused (RFF ja EF-G on sarnased EF-Tu-aatRNA kompleksile)
Valkude struktuur
Valgud koosnevad 20+1 kodeeritud AH-st. +1 on selenotsüsteiinSec – esineb vähestes valkudes ja on kodeeritus UGA koodoniga (tavaliselt on stoppkoodon ), bakterites ja eukarüootides, vaja ainult anaeroobsetes oludes.
Lisaks kodeeritud AH-dele esinevad ka teised, mis lisatakse pärast valgusünteesi ribosoomides – post-translatsioonilsed modifikatsioonid. Modifitseeritud AH-d: hüdroksüproliin, atsetüleeritud AH-d.
Valkudega on ühendatud suhkrujäägid (glükosüleerimine) või fosforhappe jäägid (valkude fosforüleerimine ). AH on omavahel ühendatud peptiidsidemega.
Peptiidside – amiidsideme vorm, mis moodustub α-aminohapete vahel. α-aminohapetel on amino (-NH2) ja karboksüülrühm (-COOH) ühendatud sama süsiniku aatomi külge (α süsinik).
Valguahel moodustub α süsinike ja peptiidsidemete abil; αsüsinike küljest hargnevad aminohapete külgahelad. Valguahela otsad on erinevad – algus on N-terminus (-NH2) ja lõpp C-terminus (-COOH).
AH erinevad keemilised omadused tulenevad erinevatest külgahelatest.
Valgud ühenduvad omavahel ka vesiniksidemete abil – moodustub valgu ruumiline struktuur. Peptiidsidemes on nii H-sideme doonor kui akseptor , mis osalevad valgu sekundaarstruktuuri moodustumisel. Väga olulised ruumilise struktuuri tekkel on ka tsüsteiinijääkidel, mis moodustavad disulfiidsidemeid – need hoiavad ruumilise struktuuri stabiilsena.
Laengu alusel jaotatakse AH-d:
laetud aminohapped ehk hüdrofiilsed
jagunevad omakorda happelisteks ja aluselisteks (vastavalt külgahela laengule). Osalevad valgu seondumisel teiste molekulidega ja on struktuurist väljaspool.
Apolaarsed ehk hüdrofoobsed
laetud rühmadeta. Esinevad ruumilise struktuuri sisemuses ja on üksteise läheduses
Valkude sünteesijärgne modifikatsioon :
valmis valkudele lisatakse mitmesuguseid rühmi, mille tulemusena tekivad modifitseeritud ehk mittekodeeritud aminohapped.
Fosforüleerimine – fosforhappe jäägi lisamine
Atsetüleerimine – äädikhappe jäägi lisamine amiidsideme abil NH2-le
Metüleerimine – APPI
Glükosüleerimine – suhkrujääkide lisamine OH ja NH2 rühmadele
lisaks ka nt proliini hüdroksüleerimine – tekib hüdroksüproliin (esineb kollageenis)
Modifitseeritud AH paiknevad valkude pinnal või lahustuvad rakkudevahelises ruumis – teistele molekulidele kättesaadavad.
Modifikatsiooni eesmärgid: kaitsevad valke lagundamise eest, osalevad rakusiseste signaalide ülekandel, moodustavad raku pinnamarkereid ja olulised valkude aktiivsuse regulatsioonil.
Valkude ruumiline struktuur
sõltub ümbritsevast keskkonnast. Nt vee keskkonna struktuur (H-sidemete moodustamise võime) suunab valkude struktuuri teket ja püsimist. Valgu sekundaarstruktuur moodustub samuti vesiniksidemete varal. H-sidemed tekivad peptiidsidemete amino- ja karboksüülrühmade vahel. Põhilised elemendid α heeliks ja β leht (lamepoogen).
Valkude tertsiaalstruktuur – aminohapete külgahelate omavahelise seondumise tulemusena. igale valgule spetsiifiline. Suur ruumiliste struktuuride mitmekesisus (valgud koosnevad erinevatest AH-dest). Ruumiline struktuur on valkude bioloogilise funktsioneerimise alus.
struktuuri motiivid – eraldiseisvad ruumilise struktuuri elemendid. Sisaldavad sageli sarnaseid AH järjestusi – primaarstruktuuri motiive. Sarnased ruumilise struktuuri motiivid = ühesugune bioloogiline funktsioonide läbiviimine. Osa domäänist.
valgu struktuurne domään – iseseisva struktuuri ja funktsiooniga üksus, mis moodustub pidevast järjestusest. Kannavad kindlaid funktsioone. Struktuurne motiiv ja domään üldjuhul ei kattu. Motiiv on domään osa. Nt kaheahelalise nukleiinhappega seondumise motiivid: heeliks- ling -heeliks, heeliks-pööre-heeliks, positiivselt laetud α heeliks, Zn sõrm – ei moodusta iseseisvaid domääne.
Biokeemilisi funktsioone viivad läbi mitmest polüpeptiidist koosnevad valgu kompleksid. Enamus ensüüme koosnevad: a) mitmest subühikust b) esinevad multiensüüm kompleksidena
Funktsionaalsed kompleksid tekivad valkude omavahelise seondumise tulemusena – kvaternaarne struktuur. Valkude omavaheline seondumine põhineb AH külgahelate interaktsioonidel (nagu valgu domäänide omavaheline seondumine).
Valgu ruumilise struktuuri teke – valkude voltumine
Ruumiline struktuur on määratud valgu järjestuse poolt. Ei ole 1:1 funktsionaalne sõltuvus. Üks valgujärjestus võib eksisteerida mitmes erinevas konformatsioonis. Haigused on põhjustatud valkude struktuuri muutustest. Valgu struktuuri muutust võib põhjustada nt mutatsiooni valgu geenis. Muutunud ruumilise struktuuriga valgud on halvasti lahustuvad ja agregeeruvad – agregeerumine põhjustab haigusi. Jaotatakse kaheks, olenevalt kuhu lahustumatud agregaadid kogunevad: 1) ladestuvad valkude agregaadid rakkude sees – Parkinsoni tõbi, Huntingtoni tõbi 2) süsteemsed amüloidoosid – valkude agregaadid rakkude vahelises ruumis.
Valgusünteesijärgne protsess. Protsessis osalevad molekulaarsed lapsehoidjad chapronid, mida on mitut erinevat tüüpi. Kontrollivad valgu sobivust. Valkude kvaliteetkontrolli mehhanism .
Chaperone võib olla 1 või mitu. Kui chaperon ei suuda anda sellist konformatsiooni, nagu vaja, siis läheb valk proteasoomi. Paljud avastati selle järgi, kui avastati kuumaehmatusvalgud. Ülimalt konserveerunud valgud. Nii inimestel kui bakteritel on nad ühesugused. Hsp60 perekonna valgud tegelevad posttranslatsioonilise voltumisega. Tünnikesed, sees auk, kuhu valk sisse võetakse, kaas pannakse peale (60 teine pool Hsp15). Hüdrolüüsitakse ATP, hoitakse ja tegeletakse temaga seal nii kaua, kuni struktuur muutub. Toimub ATP vahendusel. 2. perekond on Hsp70 ja Hsp 40 valgud, Seotud sageli ko-translatsioonilise transpordiga. Kuna valgud on seotud ka replikatsiooni protsessiga, siis algselt olid teise nimega. Algul identifitseeritud kui replikatsioonil vajalikud - suunavad replikatsiooni struktuuride muutusi. Töötavad sageli riboosoomsõltuvalt. Haaravad ribosoomi, kui valku alles sünteesitakse. Ka ATP hüdrolüüsi toimel vabaneb korrektse struktuuriga valk. Valkudel on väga erinev eluiga, aga see on täpselt kontrollitud. Seda kontrollib terve suur süsteem, mis koosneb samuti valkudest, Olemas ka ubikvitiin – nagu märgid, neid on palju, tavaliselt pannakse valgule otsa, et tähistada mingit funktsiooni, tüüpiline märk, et kui ubikvitiin küljes, siis läheb lagundamisele. Ubikvitiin pannakse algul E1 külge, see seostub E2 ja E3 kompleksiga, kõigepealt kantakse E1-lt E2-le. E3 on valk, mis on spetsiifilisuse faktor. E2-ga seotud ubkivitiin pannakse kandjavalgule. Pannakse veel ubikvitiine otsa. Polüubikvitineeritud kompleks , mis läheb proteosoomi. E1 on lihtalt kandja, vahendaja. Nii valkude lagundamine kui modifitseerimine on lõpule viidav. Ei jää rakku poolenisti lagunenud valke. Valkude eluiga on määratud N-terminaaliga. On küll alguses Met, kuid pärast sünteesi protsessitakse, N-terminus lõigatakse peaaegu alati maha. AH võib olla destabiliseeriv või stabiliseeriv. Tuntakse N-terminaalse reegli järgi.
Paljud chaperonid on kuumaehmatuse valgud – sünteesitakse siis, kui on kõrge temperatuur. Hsp 70 suunatud voltumine. Hsp 40 kofaktoriga. Suunavad mingi konformatsiooni muutust, on DNA replikatsiooniga seotud valgud . Suunavad vajalikke struktuuri muutusi. Kui on mutatsioon , siis DNA sünteesiks vajalikud valgud ei moodusta õigeid struktuure. Töötavad sageli ribosoomsõltuvalt. Haaravad sünteesitud valgu kaissu juba siis, kui sünteesiti. Osalevad ruumilise struktuuri katkes. Vabaneb korrektse struktuuriga valk. Proteasoom – koosneb 20S ja kahest 19S otsast, palju monomeere, torujas struktuur. Kui valk ubikvitiiniga läheb toru sisse, ei pääse välja muud kui AH-d ja väikesed polüamiinid. Esinevad destabiliseerivad AH-d.
Protsessiivsus – nähtus, kus üht valku sünteesitakse ja kui palju seda tehakse (85% initsiatsioonidest jõuavad terminatsioonin). Vahepeal võib RNA katki minna või modifitseeruda.
Valgud sünteesitakse mRNA-delt ribosoomides.
Enamusel tekib funktsionaalne struktuur sünteesi käigus ja see toimub kiiresti. Oluline, millises keskkonnas süntees aset leiab:
1) membraanseoseliste ribosoomide poolt – valk satub peale sünteesi kohe membraani, järjestuse voltumine (ruumiline struktuur) tekib membraanis. Membraanis on hüdrofoobne keskkond
2) vabade ribosoomide poolt – satuvad peale sünteesi tsütoplasma keskkonda (vesi), tekib teistsugune ruumiline struktuur.
Ruumilise struktuuri teket suunab ja mõjutab chaperoni valgud. Suunavad valkude voltumist sünteesi käigus – aitavad sünteesile kaasa või katkestavad lõpliku ruumilise struktuuri teket enne kui valk on oma sihtkohta viidud. Väiksemate valkude ruumiline struktuur tekib iseenesest sünteesi käigus ja ei vaja lisafaktoreid (ruumilise struktuuri tekkeks vajalik info valgu primaarstruktuuris).
Ribunukleaas A (RNaas A) – denatureerida (kuumutamise, keemiliste ainetega), jääb primaarstruktuur muutumatuks, lagunevad vaid nõrgad sidemed, mis ruumilist struktuuri kinni hoidsid. Renatureerub kui on sobivad kofaktorid – valgu ligandid, mis stabiliseerivad tema struktuuri. Nt metalli ioonid (moodustavad valgu struktuuris koordinatiivseid sidemeid). Renatureerimist kiirendavad ensüümid valgu disulfiidi isomeraas, peptidüül-prolüül isomeraasid – kiirendavad disulfiidsidemete vahetust või proliini konformatsiooni muutust. Kiirendavad ka chaperonid.
Chaperonid erinevad funktsioonid – toimivad valgusünteesi käigus, osalevad valgu transpordil ja hoiavad ära lõpliku konformatsiooni teket, osalevad valkude renaturatsioonil kiirendajana.
Hsp 60 – chaperon, kiirendab renaturatsiooni (bakterites GroE). Moodustab toru, millesse siseneb denatureerunud valk. ATP hüdrolüüs harutab ta lahti ja aktiivne struktuur taastatakse.
Kuumaehmatuse valgud – vajalikud rakkude temperatuuritaluvuse tagamiseks, temperatuuri tõus muudab valkude ruumilist struktuuri.
Valk saab oma struktuuri:
1) kotranslatsiooniliselt – sünteesi käigus
2) lokalisatsioonist sõltuvalt – peale transporti raku kompartementi
3) ümbervoltumine – chaperonide poolt suunatud
4) iseeneselik
Valgud:
1) lahustuvad valgud – ujuvad tsütoplasmas ringi
2) poollahustuvad – tsütoskeletis (tubuliin, aktiin)
3) tuumavalgud – histoonid , Ri, TR faktorid
4) tsütoplasma organellide (mitokonder, kloroplast) valgud
5) tsütoplasma membraani struktuuri valgud (Golgi, ER)
6) sekreteeritavad valgud – translokatsiooni signaalid
unitaarne valk – toimib tervikuna
modulaarne valk - valgu üks osa = üks domään, millel on oma iseseisev funktsioon.
Nukleiinhapete struktuur
Nukleiinhapped on polümeerid, mis koosnevad nukleotiididest. Nukleotiid koosneb – suhkur + lämmastikalus + fosfaatjääk, aga nukleosiid – suhkrujääk + lämmastikalus. DNA ja RNA erinevad üksteisest suhkrujäägi poolest. Selgroog (suhkru- ja fosfaatjääk) on ühesuguste lülide kordus ja lisanduvad külgahelad (lämmastikalused). Suhkrujäägid fosfaatidega on ühendatud fosfodiestersideme abil. Nukleiinhappe monomeer on nukleotiid.
DNA ahelad on antiparalleelsed ja üksteise ümber käändunud. Esineb suur ja väike vagu – väikeses vaos suurem osa aluspaare. Lämmastikalustepaarid on keskel.
Lämmastikalus
nukleosiid
nukleotiid
adeniin
adenosiin
adenüülhape
guaniin
guanosiin
guanüülhape
tsütosiin
tsütidiin
tsütosüülhape
tümidiin
tümidiin
tümidüülhape
uratsiil
uridiin
uridüülhape
Lämmastikalused:
puriinid – A ja G
pürimidiinid – C, T ja U
riboos ja desoksüriboos – pentoosid
suhkru aatomeid tähistatakse ’ (prim)ga. Lämmastikaluse aatomeid lihtsalt numbriga.
Fosfaatjäägiga on seotud 3’ ja 5’ C aatomid. Trifosfaatides on fosfaadid seotud C5’ga. Suhkruaatomite järgi nimetatakse nukleiinhapete otsi 5’ ja 3’ otsteks.
Nukleiinhapete sünteesi suund: 5’→3’. Järgmine nukleotiid lisatakse 3’ otsa.
Vabale 3’OH-le lisatakse nukleotiid nii, et suhkru OH ühineb fosfaadi vesiniku aatomiga, vee molekul vabaneb ning 3’C ja järgmise nukleotiidi fosfaadi vahel tekib fosfoester side. Polükondensatsioonreaktsioon – nukleiinhapete süntees.
Lämmastikalused on aromaatsed ühendid ja moodustavad vesiniksidemeid, mille abil teineteisega seonduvad – aluste paardumine .
DNA struktuur
Wilkins ja Franklin kasutades kristallograafia meetodeid, leidsid, et DNA-l esinevad fibrillid.
J. Watson ja F. Crick esitasid 1953. a DNA ruumilise struktuuri mudeli. Koosneb 2 nukleiinhappe ahelast , mis moodustab kaksikspiraali läbimõõduga 20A. Suhkur- fosfaat selgroog on väljaspool ja lämmastikalused on heeliksi sees. Lämmastikalused paarduvad omavahel vesiniksidemetega. Paari moodustavad puriinide ja pürimidiinide vahel.
A-T (2 vesiniksidet) ja G-C (3 vesiniksidet) – komplementaarsed paarid. Need on isosteerilised paarid (täidavad sama ruumiosa).
Regulaarne ja ühtlase jämedusega kaksikspiraal.
DNA kaksikheeliks teeb ühe täispöörde 34 A kohta. Aluspaaride vahe on 3,4 A. Ühe täispöörde kohta on 10 aluspaari .
DNA ahelad kaksikheeliksis on antiparalleelsed – suhkru ja fosfaadi vahelised fosfoestersidemed on vastasahelates vastassuunalised. Antiparalleelsus tähendab, 5’ ja 3’ otsa kohakuti asetsemist.
Ahelate otsad on samuti erinevad, ühes heeliksi otsas on desoksüriboosi 5’C ja teise ahela 3’C (sellega seotud OH). Heeliksi teises otsas on desoksüriboosi 5’ C ja esimese ahela 3’C (sellega seotud OH).
DNA kaksikheeliks moodustab parempoolse vindi. Kui mingis piirkonnas on parempoolseid vinte liiga palju, saab seda kompenseerida vasakpoolse vindiga (Z-DNA)
Iga kaksikheeliksi täispöörde kohta toimub üks kord ahelate teineteisest üleminek ehk seostumine. Ahelate lahutamiseks on vajalik, et kaksikheeliks teeks ümber oma telje sama arv pöördeid kui temas on vinte. DNA ahelad on omavahel seotud nõrkade – arvukate – vesiniksidemetega lämmastikaluste vahel – seetõttu on DNA ahelad lahutatavad (nt temperatuuri tõstmine). See on pöörduv.
DNA ahelate paardumisel tekivad paljud struktuurid , kus ahelad on osaliselt iseendaga paardunud (takistab kaksikahela teket). Võivad tekkida struktuurid, kus eri ahelad on paardunud, aga juhusliku komplementaarsuse alusel. Korrektse struktuuri tekkeks peavad kõik valed struktuurid lahti sulama ja tekib korrektne kaksikahel. Et saada terves ulatuses paardunud DNA kaksikheeliks, on vaja ahelate paardumine pika aja jooksul temperatuuril, kus ahelad on osaliselt paardunud ja valed struktuurid ei püsi. DNA sulamine – ahelate lahutamine temperatuuri toimel. Tm – temperatuur, mille juures ½ nukleiinhape ahelates on lahti sulanud. Need piirkonnad, mis sisaldavad G-C paare on stabiilsemad ja sulavad kõrgematel temperatuuridel (3 vesiniksidet).
DNA-l esinevad struktuurivormid: A, B ja Z.
Rakkudes on DNA B-vormis (aluspaaride väike kalle heeliksi telje suhtes, aluspaarid asuvad heeliksi keskel (teljel), fosfaatrühmad väljaspool, järgmises ringis riboosid; suur/väike vagu esineb. B-vormis on kõige painduvam (elastsem), võib moodustada rõnga 200 bp pikkuse lõigu kohta – see omadus võimaldab DNA pakkimist kromosoomidesse ja nukleosoomide moodustumist. Vesiniksidemed stabiliseerivad DNA struktuuri. B-vormis pöörub paremale. 2’ C juures ei ole O
RNA on A-vormis. Suur ja väikest vagu pole näha, suur = sügav vagu. väike = hästi madal. aluspaaride asukoht selles vaos. Väljas on fosfaadid; riboosid ja lämmastikalused on enamvähem kohakuti ja keskel on auk. RNA-l on veel lisa vesinikside, mida DNA-l pole. Kaheahelaline RNA on stabiilsem kui dsDNA. 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. 1,67 pööret on moodustatud 147 DNA aluspaarist.
Kui sünteesitakse uus DNA, tuleb osaliselt DNA histoonidest lahti harutada. DNA süntees on väga kiire – iga sekundiga tekitatakse 3 nukleosoomi jagu DNA-d.
Histoonid on väikesed (102-135 AH) valgud. Oktameeri moodustavad H2A, H2B, H3, H4 (2 kordselt) – kokku 8 polüpeptiidi. H3 ja H4 moodustavad tetrameeri; üks H2A dimeer, teine H2B dimeer – oluline nukleosoomi lahtiharutamiseks.
H3 ja H4 – tetrameerid on kogu aeg koos ja need jäävad seotuks ühe ahelaga pärast replitseerimist. Teisele ahelale peab uued panema. Histoonid peavad juba valmis olema. H2A ja H2B dissotseeruvad.
Histooni chaperonid – juhivad uued histoonid tütarDNA juurde. Kontrollib, et moodustaks tetrameer sellega, kellega peakski. Aitavad nukleosoomi moodustada. Erinevatel chaperonidel on erinevad rollid
kokkupakkimisel.
Nukleosoomis on histoonide ja DNA vahel 142 vesiniksidet. Nukleosoomide vahel on DNAga seotud H1 (histoon). H1 on oluline kromatiini struktuuri kohaselt.
Histoonidel on üheahelalised DNA sabad, mis ulatuvad nukleosoomist välja. Olulised sündmused on mõjutatud sabadest. H3 koht – sealt läheb DNA välja. H2A ja H2B ei ole otstega seotud, vaid ainult selle järjestusega.
H3 ja H4 N-terminaalsete otste modifitseerimine on oluline geenide ekspresseerimisel.
Histoonide laengust sõltub, kui kõvasti on DNA küljes kinni.
Histoonid tagavad DNA-l topoloogilise pinge, DNA on „ülekäänatud“.
PCNA – kahest identsest subühikust moodustunud rõngas, mis keerub ümber DNA. See aitab DNA-l nukleosoomi struktuuri moodustada.
Fiiber – kromatiinis nukleosoom DNA-ga pakitud. Läbimõõt 300 A. Nukleosoomid paiknevad DNA fiibris zig-zag mudeli kohaselt.
Kokkupakkimiseks on vesiniksidemed head, kuna on suhteliselt nõrgad – ahelate katkestamine on raske, ahelate lahutamine aga kerge.
30 nm DNA fibrill – sisaldav kolmeastmelist vinti. DNA kokkupakkimisel on oluline teada, et seal on väga palju erineva astme vinte. Need on omakorda seotud järgmise astme struktuuridesse ja nii moodustubki kromosoom
Kui uus DNA on sünteesitud, siis oluline protsess – lipukeste külgepanek DNA-le ja histoonidele. Histoonid, eriti H3 ja H4, mis jäävad DNA-ga seotuks, nende N-terminaalsetel sabadel on postmodifikatsioonilisi jääke. Histoone tuleb ka modifitseerida, atsetüleerimine on kõige tähtsam, eriti olulised on H3 jaH4 puhul. Histoonid koosnevad kindlatest struktuurielementidest. Kõigil on teatud sarnane struktuur. Palju hiiresabasid, igal histoonil on 2 saba.
Soleid = heeliks, mudelil keskel auk. Aitab stabiliseerida DNA molekuli.
zig- zag mudel – iga järgmine histoon on eelmise histooniga risti. Siin keskel auku ei ole. Võimaldab DNA-d tihedamini kokku pakkida.
DNA kõrgemat järku struktuurid ja ensüümid:
Topoisomeraas 1 – tekitab DNA-s üheahelalisi katkeid. Ei vaja ATP-d. DNA topoloogiliste pingete lõdvendaja st laseb vinte välja. Pärast ühendab tagasi ja laseb vintidel juurde tekkida. Seondub kaheahelalise DNA-ga. Muudab L (ahelate seotust ja täispöörete arvu). Oluline replikatsioonil.
Topoisomeraas 2 – tekitab DNA-s kaheahelalisi katkeid (fosfodiestersidemed lagundatakse). Vajab ATP-d. Mõjutab supervintide arvu (T) ja tekitab supervinte juurde. Tekitab DNA kõrgemat järku struktuure ja on vajalik DNA tihedaks pakkimiseks kromatiini. Seda inhibeerivad antibiootikumid või madalmolekulaarsed ained. Osa geenide avaldumiseks vajalikud.
DNA riststruktuur tekib juhul, kui sellest on linge välja keeratud. DNA topoloogia säilitamiseks oluline struktuur – 5’ ja 3’ otsad on sarnased:
TCGTT ACCGA
AGCCA TGGCT
juuksenõelastruktuur – kui on peegelpilt, sees kolmeahelaline struktuur.
Neljaahelaline struktuur on oluline kromosoomi otste ärapeitmiseks ( oligo G järjestused)
DNA järjestuse sümmeetria:
  • kordusjärjestused: pööratud, peegel - ja otsesed kordusjärjestused
  • peegelkordusjärjestused on tähtsaimad , sest DNA saab moodustada riststruktuure.
  • supervint – kõrgemat järku vint
  • Rõngasmolekulide (DNA, mille otsad on fikseeritud, plasmiidid ja tsirkulaarsed viirused ) valem:

L = T + W
L – linking – mitu korda üks ahel teisest üle läheb
T – täispöörete arv
W – kõrgemat järku spiraalid
  • topoisomeraasid – DNA struktuursete üleminekute kontroll

Info DNA-s peab olema ühtlasi säiliv ja kättesaadav: inimeses on:
igas rakus 6 miljardit aluspaari (bp), mille kogupikkus on 2m. 1014 rakku, rakutuuma läbimõõt on paar mikromeetrit.
Valgu biosüntees ehk geneetiline translatsioon
jaotub kahte etappi :
1) preribosoomne – väljaspool ribosoome, AH aktiveerimine ATP-ga ja AH ühendamine spetsiifilise tRNA-ga. Sünteesitakse aminoatsüül-tRNA (aa-tRNA).
2) ribosoomne – ribosoomides, substraadina aa-tRNA, mRNA programmi järgi, aa-tRNAs seotakse AH vastava nukleiinhappe järjestusega (antikoodoniga). Ühendatakse AH omavahel.
Nukleiinhappe järjestusest üleminek AH järjestuseks toimub geneetilise koodi alusel.

Translatsioon – valgusüntees RNA alusel


Valkude struktuur ja funnktsioon on määratud tema primaarjärjestusega. DNA kaheahelaliselt saadakse üheahelaline mRNA ja selle alusel sünteesitakse valk. RNA süntees on lihtsam – süntees toimub komplementaarsuse alusel, igale nukleotiidile vastab teine nukleotiid, osaleb RNA polümeraas ja vajalikud nukleotiidid . Translatsioon on keerulisem – paljud molekulid, AH-d, ATP, GTP, kofaktorid, hulk valke. tRNA-sid osaleb translatsioonil ca 40 erinevat. tRNA otsas on AH – aminoatsüül-tRNA (3’ otsas on AH). Translatsioonifaktorid aitavad läbi viia translatsiooni. Esinevad initsiatsioonifaktorid (3), elongatsioonifaktorid (EF-Tu, EF-Ts ja EF-G, eukarüootides on need EF1A, EF1B ja EF2) ja terminatsioonifaktorid (RF-1, RF-2, RF-3, RRF, korraga toimub ainult kas RF-1 või RF-3 – aitavad valgusünteesi lõpetada ja suunavad produkti vabanemist). RRF – aitab ribosoomi vabastada, vajalik selleks, kui ribosoom on ühe valgu sünteesinud, siis saab teist hakata sünteesima.
mRNA 5’ → 3’ suunas hakatakse lugema. Ribosoom loeb mRNA-d samas suunas, kui teda sünteesitakse. Protsessid mõlemas suunas. Valkude puhul aminoterminusest karboksüterminuse poole. mRNA-s loetakse koodonid üksteise järel. Esmalt toimub initsiatsioon – valk mRNA järkestuse alusel, elongatsioon , kuni jõutakse stoppkoodonini ehk terminatsioonikoodonini. Ribosoomi substraat on tRNA. Ribosoomis on tRNA sidumiseks 3 piirkonda (A-, P- ja E- sait ). P-sait on keskel, A-sait 3’ suunas. P –sait – peptidüültRNA jaoks. A-sait – aminoatsüültRNA sidumiseks, pidama jääb selline valk, mille koodon- antikoodon seostumine sobib. tRNA on alguses A-saidis, hiljem P-s. P-l on kasvav peptiid . mRNA on seotud ribosoomi väiksema subühikuga. Selleks on mRNA-l väike kanal olemas. E-sait on koht, kuhu tRNA seostub enne vabanemist, Elongatsiooni käigus on ribosoomiga seotud kaks tRNA-d korraga. Suures subühikus on auk, kust kasvav peptiid läbi läheb.
E- exit- sait - terminatsioon
Geneetiline kood
sõnastik, mille abil tõlgitakse nukleiinhapete järjestuses sisalduv geneetiline info valkude AH järjestuseks.
Kolme nukleotiidiline järjestus – koodon – vastab ühele AH-le.
valgusünteesi info kandja – RNA – 4 nukleotiidi – 43 – 64 kombinatsiooni. Kood on universaalne (elu monofüleetilisus), sünonüümne (sama tähendus ja kodeerivad samu AH), mitmetähenduslikkus (ühele AH vastab mitu koodonit ).
Bakteritele on letaalne, kui neil tekib 1-2 mutatsiooni põlvkonda.
Koodi kõdunemine – ühele AH vastab mitu koodonit, info kõdunemine geneetilise informatsiooni käigus st et osa infot läheb tõlkimisel kaduma.
  • Kolm stoppkoodonitUAA, UAG, UGA - (terminaatorid, nonsens koodonid) – ei vasta sellele ühtegi AH, kasutatakse valgusünteesi lõpetamiseks.
  • startkoodon AUG, prokarüootidel GUG

Terminaatoreid tunnevad ära terminatsioonifaktorid, mis osalevad valgusünteesi lõpetamisel.
Aminohapped on organiseeritud koodis – ühele AH-le vastavad koodonid paiknevad tabelis lähestikku, sünonüümsed koodonid erinevad keskmise tähe poolest.
  • Sünonüümsed koodonid – teevad evolutsioonis sünonüümseid asendusi. Mutatsioonid 3-tähelised, vastavat AH ei muuda. Kui mutatsioon siiski muudab, siis 30 % tõenäosus, et asendub AH sarnaste omadustega AH-le.

Ser ja Arg vastavad 6 eri koodonit. Neist 4 koodonit asuvad koos, koodonite 1. ja 2. täht on sama. Ülejäänud 2 asuvad eraldi. Ile vastab 3 koodonit. 16S RNA moodustab vesiniksidemeid nii mRNA kui tRNA vahel.
Koodoni perekond – koodonite rühm, mille tähendus on määratud 1. ja 2. tähe abil st olenemata koodoni 3. positsioonist ja mis kõik vastavad ühele AH-le.
  • Kõige olulisem positsioon on koodoni 2. täht (keskmine, erand: Ser (keskmine täht C või G), Arg, Leu – vanemad koodi esindajad), siis tuleb 1. täht.
    U - keskel → hüdrofoobne AH
    C-keskel → neutraalsed, hüdrofiilsed AH
    A-keskel → laenguga, (va Tyr)
  • 1. täht on 5’ otsas ja 3. täht on 3’ otsas.

UGK (universaalne geneetiline kood) – 8 koodoniperekonda (8 AH puhul pole 3. täht oluline).
7 AH puhul on koodoni tähendus määratud 3. tähega (puriin (A, G) /pürimidiin (U, C).
  • Ainult Metioniini (AUG) ja Trüptofaani (UGG) puhul on 3. täht ühetähenduslik (3. on G). Vastab vaid üks koodon.

Koodoni kolmanda tähe mitmetähenduslikkus – kõdunemine – võimaldab sama AH järjestust kodeerida erinevate nukleiinhappe järjestuste abil.
Sünonüümsed asendused – 3. tähe asendused, mis ei muuda valgu AH järjestust.
AH keskmine sagedus 5 % ühe konkreetset aminohappe kohta.
Koodon antikoodon interaktsioon toimub ribosoomis, kus mRNA koodonile seatakse vastavusse tRNA antikoodon.
RNA esineb A-vormis. G saab paarduda nii U kui C-ga. G-U paardumiseks vajalik struktuurne vabadus on olemas koodon-antikoodon paardumisel 3. positsioonis (vastab antikoodoni 1. tähele).
Wobble reegel – koodoni kolmanda positsiooni suurem vabadus paardumisel. Võib esineda GU ja UG paarid). Võimaldab tRNA-d kokku hoida (va Metioniin ja Trüptofaan) st tRNA-d kulub vähem ja valgusüntees toimub kiiremini. 61 AH koodoni kodeerimiseks ja alla 40 tRNA!
tRNA-sid on rohkem kui AH-sid, aga vähem kui koodoneid. Neid pole lihtsalt nii palju vaja.
tRNA suudab dekodeerida (ribosoomide abil transleerida) kahte koodonit juhul, kui tema antikoodoni 1. kohal on G või U.
Kui tRNA 1. kohal on G, siis kodeerib koodonit, mille 2 tähte on samad ja 3. pürimidiin (C või U)
Kui tRNA 1. kohal on U, siis kodeerib koodonit, mille 3. on puriin (A või G).
valelugemine – koodonit transleeritakse valesti.
Sarnased AH paiknevad kooditabelis lähestikku. Juhuslikud vead ei muuda sünteesitava valgu omadusi eriti suures ulatuses, kuna AH asendub lähedaste omadustega AH-ga.
UGK on vigade summutamise suhtes optimaalne, kood on „külmunud õnnetus“ – tekkis kood ja enam ei saanud muutuda. Mõned asendused on UGKs aset leidnud väikeste genoomide puhul.
Mida sagedamini esineb AH, seda rohkem vastab talle koodoneid. UGK on pikk evolutsiooniline ajalugu.
Kõige väiksemad genoom on mitokondritel, kus esinevad erinevused UGK-st.
Luca – ühine universaalne konserveerunud eellane, põhineb GK-il.
CAI – koodoni adaptsiooni indeks – igale koodonile antakse arvuline väärtus vastavalt tema esinemissagedusele võrreldes kõige sagedamini esinevaga (võetakse eeskujuks, millega võrreldakse). Selle põhjal saab ennustada valgu ekspressiooni taset. Kõrgelt ekspresseeruvatel on indeks kõrgem.
Mitokondri GK jagunevad:
taimsed - universaalne kood
mittetaimsed – erinevad universaalsest koodist
Genoomi suuruse ja koodi stabiilsuse vaheline seos tuleneb koodi külmunud olemisest. Kui GK ühe koodi tähendus muutub (tRNA hakkab uut ära tundma), toob kaasa mutatsiooni kõigis geenides, kus vastav koodon esineb. Muutused geneetilises koodis on letaalsed.
Väga väikeste genoomide puhul esineb üks kindel koodon ühes või kahes geenis ja üksikud AH asendused valkudes ei pruugi omada suurt mõju organismi eluvõimele. Juhuslikud muutused saavad evolutsioneerida – tekib alternatiivne geneetiline kood.
  • Koodilugemisvea sagedus – 10-4. 1 viga 10000 õigesti loetud koodoni kohta.
  • Lugemisraam oleneb sellest, mitmendast nukleotiidist lugema hakatakse, üht järjestust saab hakata lugema mitmest kohast → eri valgud
  • geneetilise info kadumine – sünteesitakse valk, millelt osa infot kaob.
  • sagedased ja haruldased koodonid on selleks, et hoida kokku tRNA-d (haruldasi kasutatakse vähe ja seda tRNA-d on rakus vähe)

Mitokondriaalne GK
UGK
Lihtsam kui UGK
Kõik koodonipaarid kodeerivad samu AH-eid
AUA vastab metioniin
UGA vastab trüptofaanile
Arginiinil 4 koodonit
4 stoppkoodonit (UAA, UAG, AGA, AGG)
Valku saab sünteesida vähemate tRNAdega
tRNAdel antikoodoni 1. kohal U
ei ole ühekoodonilisi AH vastavusi
kood on lihtsustunud ja saab läbi vähemate
tRNA-dega.
AUA vastab isoleutsiinile
UGA on stoppkoodon
Arginiinil 6 koodonit
3 stoppkoodonit (UAA, UAG, UGA)
Teistes organismides on sage UGK stoppkoodoni asendus UGA Trp koodoniga. Neil organismidel on 2 stoppkoodonit.
Pärmseentel (Candida perekond) – leutsiini CUG transleerimine seriinina. CUG koodonit transleerib seriini tRNA antikoodoniga CAG. CAG lülitab peptiidahelasse nii seriini kui leutsiini (leutsiini väikse sagedusega) – erakordne.
Taimemitokondris on UGK (erinev inimesest):
Stop → UAA, UAG, AGA, AGG
Met → AUA, UAU
Ile → AUC, GAU, AUU
DNA – tRNA – mRNA – valk
A T T C T A C G A A G A T G T C G A T C G A T C T A T T C DNA
U A A G A U G C U U C U A C A G C U A G C U A G A U AA G mRNA (siit loed vastavaid AHsid)
A UU C U A C G AA G A U G U C G A U C G A U C U A UU G tRNA
tRNAde standardiseerimine – sünteesitakse väiksel arvul tRNAsid ja nii säästetakse energiat. Ohtralt avalduvad geenid kasutavad väikest arvu koodoneid. Rakk saab vähema energiavaruga hakkama.
Koodonite järgnevus pole juhuslik ja 3. täht sõltub järgmisest koodonist.
Ribosoomis tunneb tRNA antikoodon ära koodoni. rRNA nukleotiid kompab väikeses vaos aluspaari geomeetriat.
2. tähe äratundmine – tekib võrgustik, palju vesiniksidemeid
3. tähe äratundmine – „wobble“ lubatud, aluspaari geomeetriat ei kontrollita , vesiniksidemed pole tähtsad.
Antikoodon
  • tRNA ühes lingus
  • koosneb 3-st nukleotiidist
  • antikoodon tRNA-s paardub ribosoomi koodoniga.
  • AU ja GU paar on võrdse stabiilsusega. Nt RNA: GUG või GUA 5’ →3’ → Val

RNA antikoodon tRNA → CAU 3’→5’.
  • 3. G-le kui 3. A-le vastab tRNA-s U → tRNA-d hoitakse nii kokku ja tehakse vähem vigu
  • 1 tRNA suudab kodeerida mitut erinevat DNA koodonit.

Transport (tRNA) RNA struktuur
tRNA-st üldiselt:
molekul, kus realiseerub geneetiline kood. Väga stabiilne molekul, omab väga jäika struktuuri. Sekundaarstruktuur – 4 kaheahelalist osa, 3 lingu , 4 viimast nukleotiidi 3’ otsas on üksikahelas. Viimane nukleotiid 3’ otsas on A – alati 76. positsioonis. Alguses sünteesitakse tRNA nii nagu tavaliselt. Pärast transkriptsiooni lisatakse tRNA-le modifitseeritud nukleotiide – posttranskriptsiooniline modifikatsioon. Need on kindlates kohtades. tRNA tertsiaalstruktuur – L-tähe kujuline. Ruumiline struktuur tekib nii, et õlad liituvad üheks ühiseks heeliksiks. Liituvad akseptorõlg ja T- õlg ning antikoodon- ja D-õlg. Tänu heeliksite liitumisele satuvad D- ja T- ling üksteisele lähedale ja nende vahel toimub aluspaardumine. Üks kõige stabiilseima struktuuriga bioloogiline molekul. α- vormis heeliks, keskel on auk. Vabas tRNA-s on antikoodoni nukleotiidid juba peaaegu heeliksis, oleksid juba nagu paardunud. Nukleotiidid paarduvad äärmiselt kergesti. Vabad on ainult 3 nukleotiidi. Üks nukleotiid antikoodonist 3’ suunas ja alati hüperpolariseeritud – ei saa moodustada vesiniksidemeid, kuna on radikaali küljes. Modifikatsiooni mõte, et kui mRNA paardub tRNA-ga, siis paardumine piirduks, ei leviks. Muidu tekiks kaheahelaline molekul, millega pole midagi peale hakata. 5’ suunas konserveerunud U – sellel on oma struktuur – U hoopis teisel pool. mRNA ei saa paarduda teisele poole, ei ulatu, kuna molekulis tekib järsk pööre. Ühelt poolt takistab hüpermodifikatsiooni, teiselt poolt tekib järsk pööre. tRNA struktuur ilus näide, kuidas ruumiline strukuur tagab tema funktsioneerimise
  • molekuli pikkus 74-92 aluspaari.
  • esimene nukleotiid on 5’ otsas, antikoodoni moodustavad nukleotiidid 34, 35, 36. Hakatakse nummerdama 5’ otsast. 36. vastab mRNA 1. nukleotiidile.
  • enne antikoodonit on N 33
  • antikoodon (kolmenukleotiidiline), seostub mRNA-ga.
  • 18. nukleotiid võib olla paljude lisadega
  • 3’ otsa järjestus CCA – konserveerunud (74, 75, 76 – alati, ükskõik kui palju on nukleotiide tRNA-s) – 4 heeliksit, 3 lingu ja üheahelaline järjestus
  • sekundaarstruktuur on samuti konserveerunud (ristikheina lehe kuju):
  • 4 kaheahelalist osa (õlg) ja 4 üksikahelalist piirkonda ( 3 lingu e. aasa ja 4 paardumata nukleotiidi 3’ otsas).

Üksikahelalised piirkonnad paiknevad õlgade otstes .
tRNA molekulide otsad asuvad lähestikku. Kui nad paarduvad, tekib kaheahelaline osa e. õlg – akseptoorne õlg. 3’ otsas on üheahelaline piirkond, kuhu liidetakse aminohape estersidemega (karbonüülradikaali kaudu).
Akseptorõlg – akseptorheeliks – 3’ terminaalse A külge kinnitub aminohape. D-õlg, mille otsas on D-ling. Esineb alati (D) dihüdroolidiin. D-lingu vastas on D-õlg.
Akseptorõlg on 7 aluspaari (ei pea tingimata omavahel paarduma)
Antikoodonõlg – antikoodonheeliks - T-õlg: (modifitseeritud lämmastikaluste pärast nimi). Lämmastikalused paiknevad T-aasas. Järjestus TU*C on tRNA T-aasas konserveerunud. Need alused on ribosüültümidiin – T ja pseudouridiin – U*. 5 aluspaariline.
T-ling ja vastavalt T-õlg – rohkem konserveerunud, T – tümidiin (5- metüül -ribotümidiin).
tRNA-s esinevad modifitseeritud nukleosiidid:
- aluspaari ei saa moodustada.
Antikoodonlingus esineb sageli valesti modifitseeritud nukleosiid, et saaks kerge vaevaga paarduda mitme lämmastikalusega. Antikoodonlingus kaks nukleotiidi modifitseerimata.
Ala spetsiifiline tRNA – pannakse otsa alaniin .
hüpermodifitseeritud – keemiliselt muundatud, tugevdab stäkkumist
Pseudouridiin – isomeriseeritud uridiin – esinevad kõikides RNA stabiilsetes molekulides.
D-ling - aa
Posttranskriptsiooniline modifikatsioon – tRNA sünteesi käigus on sellel kohal harilik (ribosüültümidiin – T) U nukleotiid, mis muudetakse tümidiiniks juba tRNA koosseisus . Mõlemad eelpool nimetatud alused tekivad nii.
T-õlg on 5 aluspaariline, 5-ribosüültümidiin (5. positsioonist metüleeritud). T-aasas on 7-9 nukleotiidi.
Antikoodonõlg on alati 5 aluspaari pikk ja antikoodon ling sisaldab kolme (nukleotiidist) antikoodonit, mis määrab tRNA koodoni spetsiifika.
Antikoodoni lingus on alati 7 nukleotiidi ja sisaldab modifitseeritud nukleotiide.
D-õlg: koosneb 4st aluspaarist ja kannab D-lingu (dihüdrouridiinjääkidest nimi). D lingu pikkus on varieeruv.
Lisaks:
sisaldavad paljud tRNA molekulid lisaõlga/lisalingu, pikkus jällegi varieerub .
preribosomaalsed protsessid:
  • kõik muudetud nukleotiidid sünteesitakse pärast transkriptsiooni – posttranskriptsiooniliselt. Antikoodonlingus on 37. ja 38. positsioonis modifitseeritud nukleotiidid
  • antikoodonõlg ja D-õlg liituvad üheks heeliksiks. Akseptorõlg ja T-õlg liituvad teiseks heeliksiks.
  • RNA koosneb kahest heeliksist, mis on omavahel risti – D- ja T -õlgade lämmastikaluste paardumine stabiliseerib seda

tRNA ruumiline struktuur
tekib heeliksite liitumisel. L-kujuline struktuur. Ühes otsas on antikoodon aas, teises otsas (3’) on aminohape kinnitunud.
  • kõigile on omane 74 A – 34. nukleotiidi (2’OH) ja 3’ otsa vaheline kaugus. Põhjus: kõik seonduvad sama ribosoomi piirkonnaga.
  • 37. ja 38. nukleotiid on modifitseeritud, ei moodusta aluspaare.

Akseptoorne õlg (heeliks) ja T-õlg (heeliks) - liitumisel moodustavad (ühise) heeliksi.
D-õlg (heeliks) ja ja antikoodon-õlg (heeliks) – liitumisel moodustavad teise (ühise) heeliksi.
Ruumilises struktuuris seega satuvad D- ja T- aas lähestikku ja on omavahel lämmastikaluste vaheliste vesiniksidemete abil ühendatud (tertsiaalsed H-sidemed) – stabiliseerib tRNA molekuli struktuuri.
Erinevate tRNA-de struktuur peab olema sarnane, sest kõik seonduvad ribosoomil samasse piirkonda.
Kõigil tRNA-del peab olema sama aminohappe ja antikoodoni vaheline kaugus – 70 A.
Antikoodon (nukleotiidid 34, 35, 36) paarduvad mRNA kolme nukleotiidiga (koodoniga), mis on geneetilise translatsiooni aluseks.
Antikoodon aasas on alati 7 nukleotiidi, milles antikoodoni moodustavad 3 keskmist nukleotiidi. Antikoodoni ees paikneb konserveerunud U33 nukleotiid, mille järel teeb nukleiinhape järsu pöörde.
Antikoodoni kolm nukleotiidi paiknevad RNA ahela ühel küljel sarnases konformatsioonis nagu esineb RNA kaheahelalises A-vormis. Antikoodoni aasa struktuur on oluline lugemisraami hoidmisel, kuna U33 on antikoodoni teljest järsult ära pööratud – see nukleotiid ei saa osaleda mRNA-ga paardumisel pideva heeliksina.
Nukleotiid 34 (antikoodoni 1.) peab paarduma koodoni 3. nukleotiidiga ja on oluline et koodon-antikoodon interaktsioon lõppeks just 34. nukleotiidiga ega jätkuks U33-ga. U33 juures toimuv järsk pööre määrab ära koodon-antikoodon seose pikkuse (3bp). Antikoodoni järel paiknevad hüpermodifitseeritud nukleotiidid (ei ole võimelised aluspaardumisel osalema). Antikoodoni 3’ küljel on need – vajalikud translatsiooni täpsuse tagamiseks.
Bakteri mutantides, kui mõni tRNA-d modifitseeriv ensüüm puudub, tehakse rohkem vigu.
tRNA 3’ ots asub antikoodonist 70 A kaugusel. tRNA 3 viimast nukleotiidi – CCA seondub ribosoomis (peptiidsideme moodustumist) katalüüsiva tsentriga.
Aminoatsüül-tRNA (aa-tRNA) süntees
  • kõik tRNA molekulid seonduvad ribosoomides samasse piirkonda. Kõik aa-tRNA molekulid peavad seonduma elongatsioonifaktor T-ga, mis transpordib ribosoomidesse.
  • Igal tRNA liigil peavad olema mingid struktuursed determinandid , mille järgi neid ära tuntakse ja nii määravad AH spetsiifika.
  • Põhilised ensüümid, mis peavad tRNA molekuli tuvastama on aminoatsüül-tRNA süntetaasid e. ligaasid – ARL või ARS või lihtsalt RS (neid on 20)
  • 1 aa-tRNA süntetaas tunneb ära ühe AH, aga mitu erinevat tRNA-d
  • ARS e. süntetaasid seavad vastavusse tRNA molekuli ja vastava aminohappe. Süntetaas tunneb ära nii AH kui tRNA molekuli ja liidab nad estersidemega.
  • ARS on ATP seoselised ensüümid
  • tRNA identsuselemendid – tRNA struktuuri elemendid, mis määravad ära millise AH-ga tRNA aminoatsüleeritakse. Need on tRNA nukleotiidid kindlates positsioonides. AlaRS – alanüülaminoatsüül tRNA süntetaas → tRNA alaniini spetsiifiline. Nukleotiid 71. on universaalne identsuselement – esineb kõigil tRNA-del. Kui AH on Leu, siis N₇₁ = A
  • Ala-ga seostumise määrab G₃ - N₇₁ ja N₇₁ (A₇₁) - ühelgi teisel peale Ala-le vastaval tRNA-l pole
  • ARS-l on tRNA-ga seostumisdomääni aktiivtsenter ja ATP sidumise domään

Üht AH kodeerib 1-6 koodonit ja seega erinevat tRNA-d (isoakseptoorne tRNA). Need tRNA molekulid erinevad üksteisest antikoodoni järjestuse poolest. Iga AH jaoks on ainult üks süntetaas – st 20 AH 20 süntetaasi.
Sama AH spetsiifilistel tRNA liikidel on samad identsuse elemendid. Identsuse elemendid on antikoodonis osaliselt ja vaid nukleotiidide osas. Kõik süntetaasid tunnevad ära 4. nukleotiidi 3’ otsas st nukleotiidi 73, mis on isoakseptoorsetel tRNAdel identsed. 4. nukleotiid 3’ otsas nimetatakse diskriminaator-aluseks. Suurem osa tRNA identsuse elemente paiknevad kas akseptoorses õlas või antikoodon lingus.
Akseptoorne õlg ja antikoodon ling on süntetaasiga tihedas kompleksis. Ülejäänud tRNA molekul moodustab süntetaasiga vaid üksikuid kontakte.
Süntetaasid jaotuvad (järjestuse homoloogia alusel):
  • Klass 1 – ühepolüpeptiidilised, aga võivad moodustada dimeere. N- terminaalne katalüütiline domään – seob aminohapet ja nukleotiidi. N-domään sisaldab kaheosalist osaliselt konserveerunud järjestust, mis on kõigil klassi süntetaasidel sarnane – allkirja järjestus. Nukleotiidi siduv domääni tertsiaalstruktuur on sarnane kõigil nukleotiide siduvatel valkudel. Koosneb: 4-6 antiparalleelset β- ahelat , 2-4 α-heeliksit, mis on β-kihiga risti. Primaar - ja sekundaarstruktuur varieerub. Aktiivtsenter N-domäänis. ATP sidumisdomään. Panevad AH 3’ O külge.
  • Klass 2 – vähemalt kahe polüpeptiidahelalised, võivad moodustada tetrameere. domäänis on homoloogiline osa, aga varieerub rohkem kui Klass 1-l. Nukleotiidi siduv domääni ruumiline struktuur on mõlemal klassil sarnane, aga järjestuse homoloogia puudub. tRNA-dega seondumine erineb. Mõlemad klassid on tekkinud sõltumatult, kuna homoloogiat nende vahel pole, aga ilmselt oli ühine eellasmolekul. Aktiivtsenter C-domäänis. Panevad AH 2’O külge.

  • tRNA-ga võivad seostuda mõlema klassi ensüümid
  • ATP sidumisdomääni on võimalik ära tunda
  • 10 AH pannakse ARS 1-ga tRNA külge
  • mõned ARS-id on vahetanud evolutsiooni käigus klassi
  • Erandid Gln ja Asn – neile pole eraldi ARSi – tRNA-le liidetakse Asp ja Glu, mis muudetakse Gln ja Asn-iks
  • kui süntetaasidest lõigatakse jupp maha, siis muutub tsükliiniks – reguleerib raku kasvu ja jagunemist – väga spetsiifilised
  • ühel ARSil mitu funktsiooni – valgu süntees, transport ja mõjutamine ja osalemine tRNA sünteesil

Kõigil Ala tRNA-del on 3G-U70 aluspaar („wobble“)
antideterminandid – takistavad ensüümi ja tRNA interaktsioone.
antideterminandid ja determinandid aitavad ära tunda ja õigesti aminoatsüleerida.
AARS klassid
20 ensüümi. Iga AH jaoks on oma ensüüm. Mõnes organismis on mõne AH jaoks 2 ensüümi. Alguses pannakse kahele tRNA-le sama ensüüm, pärast modifitseeritakse. Glutamiin ja glutamiinhape ja asparagiin ja asparagiinhape puhul on see nii. Algul aminoleeritakse glutamiinhappele ja asparagiini puhul ka, asparagiinhappest lähtuvalt. 20 AH jaotuvad 2 klassi. Need kaks klassi erinevad primaar- ja ruumilise struktuuri poolest. Ei ole mingit seost AH struktuuride vahel. Klassideks jaotatakse ensüümide struktuuri järgi. Tegemist on süntetaasidega, seovad ATP-d ja neil on ATP-d siduv domään. ATP-d siduvad domäänid paiknevad erinevas piirkonnas. Klass I puhul N-terminaalis, klass II puhul keskel. tRNA erinev äratundmine klass I ja klass II AARS ensüümidel. Äratundmine erinevates kohtades, ensüümide erinev seondumine. Antikoodonstruktuuri tunnevad ära mõlema klassi struktuurid. Neid nukleotiide, mida süntetaas ära tunneb – tRNA identsuselemendid. Ühele AH-le võib vastata kuni 6 koodonit. Selle 6 koodoni transleerimiseks kasutatakse 3-4 erinevat tRNA-d, millel erinev antikoodon. Kõikidele erinevatel molekulidele tuleb otsa panna üks ja sama AH. Kõik tRNA-d, millele käib otsa üks ja sama AH, nimetatakse nii. tRNA peab ühelt poolt olema piisavalt erinev, et süntetaas ta ära tunneb ja tunneks ära ikka õige süntetaasi, mitte vale. Ala tunneks ära ikka Ala tRNA. Ensüüm peab välja valima õige. Nad peavad olema sarnased, aga samas erinevad. Võib ühelt tRNA-lt võtta ja teiselt võtta. Kui tRNA-d muuta, siis determinandid (identsuseleme ndid), siis ensüüm hakkab otsa panema teist AH-t. Saab konstrueerida. Kõik tRNA-d peavad seonduma õigesse kohta ribosoomides. tRNA-de struktuur on väga konserveerunud. Mõned parameetrid , mis on ühesugused.
On seotud nukleotiid G3 U70-ga. Kui on muud moodi, hakkab seda tRNA-d mingi muu ensüüm ära tundma ja pannakse muu AH sinna külge. Et siis ensüüm paneb kokku tRNA ja AH. Kõik tRNA-d peavad samasse kohta seonduma ja peavad sama tee läbima, sarnased parameetrid. tRNA-de ruumiline struktuur on hästi konserveerunud. Mõningad parameetrid, mis on hästi ühesugused. Näiteks mõõdaks ära, kui kaugel on antikoodon 3’ otsast. See on hapnike 3’ otsast, on 3’ O ja nendevaheline kaugus on 80 A. Antikoodoni ja 3’ otsa siis.
Aminohappe liitmine tRNA molekulile (aminoatsüleerimine) e. kaheastmeline reaktsioon
Toimub enne kui valk ribosoomi otsa jõuab.
1. aa + ATP + AARS ↔ aaRS ~AMP + PPi – vabaneb anorgaaniline fosfaat, tekib kompleks, kus AH on seotud aminoatsüüladenolaadiga, energeetiliselt vabalt mõlemas suunas käiv, kuid tavaliselt ühesuunaline. Tekkiv pürofosfaat lagundatakse.
2. aaRS~aa~AMP + tRNA → aatRNA + AMP (tRNA-l on vaba 3’ ots – seal ei ole midagi, ensüüm paneb sinna aminohappe, tekib aminoatsüül-tRNA – suur energeetiline efekt 7kcal/mol, mis muudab reaktsiooni pöördumatuks, aitab produktide vabanemisele kaasa.
1. Süntetaasiga seonduvad AH ja ATP ja moodustavad ensüümi pinnal aminoatsüüladenülaadi (AH COOH rühma O2 reageerib ATPα-fosfaadiga). Aktiivne vaid veevabas keskkonnas. AH aktiveeritud COOH rühma kaudu.
2. Estersideme süntees – AH COOH rühma ja tRNA 3’-terminaalse riboosi 2’ või 3’ süsiniku vahel. Vabaneb AMP. AH jääb seotuks tRNA 3’terminaalse riboosiga estersideme abil. Aminoatsüüladenülaadist viiakse AH üle tRNA-le.
Kui 1. ja 2. etapp on pöörduvad, süntetaas võib aminoatsüül-tRNAst ja AMPst pürofosfaadi abil sünteesida ATP-d, vabaneb AH ja tRNA.
tRNA aminoatsüleerimisreaktsiooni võrrandid:
1. E + aa + ATP – E ATPaa – E AMP-aa + PP
2. E AMP-aa + tRNA – E AMP-aatRNA – EaatRNA + AMP – E + aa-tRNA
aminoatsüül-tRNA süntees on väga täpne – vigade sagedus 10-5 .
tRNA valik süntetaasi poolt toimub kahes etapis:
1) seondub süntetaas stabiilselt vaid „sobiva“ tRNA molekuliga
2) toimub vaid „õigele“ tRNA –le AH liitumine kiiresti – vale tRNA võib küll süntetaasiga seonduda, aga teda ei aminoatsüleerita.
õige tRNA molekul indutseerib süntetaasil konformatsioonilise muutuse, mis kiirendab aminoatsüleerimise reaktsiooni.
vale tRNA molekul süntetaasi konformatsioonilist muutust esile ei kutsu, jõuab enne ensüümi pinnalt lahkuda, kui keemilise sideme süntees aset leiab.
kineetiline veerulugemine – valiku mehhanism, mis põhineb reaktsioonide kiiruste erinevusel.
AH valik toimub neil süntetaasidel, mille substraadil on keemiliselt lähedasi „valesid“ aminohappeid, ka mitmeastmeliselt. (Ile, millel on lähedased Val ja Leu).
Kui vale AH ühendatakse tRNA-ga, siis hüdrolüüsib süntetaas tekkinud estersideme. Valesti sünteesitud produkt laguneb ja aminohape ning tRNA vabanevad.
Viib läbi süntetaasi hüdrolüütiline tsenter , mis on osa ensüümi aktiivstentrist. Õige produkti hüdrolüüs on aeglane, vale kiire – kineetiline veerulugemine. Mitmeastmelised valikumehhanismid on omased paljudele ensüümidele.
Ribosoom
  • viivad läbi programmeeritud valgusünteesi ja kasutavad substraadiks aminoatsüül-tRNA-d (aa-tRNA).
  • süntees toimub vastavalt mRNA programmile
  • koosnevad kahest subühikust: suur ja väike
    prokarüoodid – 30 S + 50 S:
    30 S – 21 erinevat valku ( igat 1 + 16S rRNA)
    50 S – 34 erinevat valku (33 on igat 1; ühte on 4 + 23S rRNA + 5S rRNA). Aktiivtsenter koosneb vaid rRNA-st. Kompaktne, 1 domään, millest ulatuvad välja struktuurid (3 sarve ühel küljel), keskmine sarv = 5S rRNA ja kaks äärmist on valgud. Läbi 50S läheb tunnel, millest väljub ribosoomis kasvanud peptiidahel. Võrreldav tulbi kroonlehega. 50 S on 6 domääni, mis ei moodusta eraldi struktuure – üksteisest läbipõimunud.
    eukarüoodid – 40 S + 60 S
  • subühikud koosnevad RNA-st ja valkudest – mõlemad osalevad substraadi sidumisel ja keemilise reaktsiooni läbiviimisel
  • aktiivtsentri moodustab just ribosoomi-RNA (rRNA).
  • RNA on katalüütilise funktsiooni kandja („RNA“ maailma hüpotees – tekkis elu algselt RNA baasilt)
  • valgu sabad ei ulatu välja (nagu histoonidel), vaid lähevad rRNA struktuuri sisse või läbi – valk on siis ühel pool, saba teisel pool struktuuri.
  • et ribosoom saaks mRNA-ga seostuda, peab ta 5’ otsa seostuma nii, et subühikud oleks dissotseerunud ehk eraldi,
  • üks ribosoom sünteesib palju valku ja osaleb mitmes rakujagunemises
  • kui ribosoomi satub poolik mRNA, siis tuleb appi 10SaRNA (ssrA geeni produkt, mitusada nukleotiidi pikk, on aminoatsüleeritav). Sisaldab tRNA sarnast struktuuri. tRNA-l on T₃N₇₀ ja A nukleotiid terminaatori otsas. Aminoatsüleeritakse alaniiniga (esinevad Ala identsuselemendid). Moodustab nagu tRNA-gi: EF-Tu-ga komplekse ja seostub ribosoomi A-saiti, kui mRNA-d pole (A-saidis pole koodonit).
  • „Ribosoomi rämps“ translokeeritakse A-saidist P-saiti, millele järgneb pööre → muu teeb tRNA-st mRNA.

ssrA geeni produkt on tmRNA (transport messenger). tmRNA-s
80% sisust ei kuvatud. Kogu dokumendi sisu näed kui laed faili alla
Vasakule Paremale
Molekulaarbioloogia #1 Molekulaarbioloogia #2 Molekulaarbioloogia #3 Molekulaarbioloogia #4 Molekulaarbioloogia #5 Molekulaarbioloogia #6 Molekulaarbioloogia #7 Molekulaarbioloogia #8 Molekulaarbioloogia #9 Molekulaarbioloogia #10 Molekulaarbioloogia #11 Molekulaarbioloogia #12 Molekulaarbioloogia #13 Molekulaarbioloogia #14 Molekulaarbioloogia #15 Molekulaarbioloogia #16 Molekulaarbioloogia #17 Molekulaarbioloogia #18 Molekulaarbioloogia #19 Molekulaarbioloogia #20 Molekulaarbioloogia #21 Molekulaarbioloogia #22 Molekulaarbioloogia #23 Molekulaarbioloogia #24 Molekulaarbioloogia #25 Molekulaarbioloogia #26 Molekulaarbioloogia #27 Molekulaarbioloogia #28 Molekulaarbioloogia #29 Molekulaarbioloogia #30 Molekulaarbioloogia #31 Molekulaarbioloogia #32 Molekulaarbioloogia #33 Molekulaarbioloogia #34 Molekulaarbioloogia #35 Molekulaarbioloogia #36 Molekulaarbioloogia #37 Molekulaarbioloogia #38 Molekulaarbioloogia #39 Molekulaarbioloogia #40 Molekulaarbioloogia #41 Molekulaarbioloogia #42 Molekulaarbioloogia #43 Molekulaarbioloogia #44 Molekulaarbioloogia #45 Molekulaarbioloogia #46 Molekulaarbioloogia #47 Molekulaarbioloogia #48 Molekulaarbioloogia #49 Molekulaarbioloogia #50 Molekulaarbioloogia #51 Molekulaarbioloogia #52 Molekulaarbioloogia #53 Molekulaarbioloogia #54 Molekulaarbioloogia #55 Molekulaarbioloogia #56 Molekulaarbioloogia #57 Molekulaarbioloogia #58 Molekulaarbioloogia #59 Molekulaarbioloogia #60 Molekulaarbioloogia #61 Molekulaarbioloogia #62 Molekulaarbioloogia #63 Molekulaarbioloogia #64 Molekulaarbioloogia #65 Molekulaarbioloogia #66 Molekulaarbioloogia #67 Molekulaarbioloogia #68 Molekulaarbioloogia #69 Molekulaarbioloogia #70 Molekulaarbioloogia #71 Molekulaarbioloogia #72 Molekulaarbioloogia #73 Molekulaarbioloogia #74 Molekulaarbioloogia #75 Molekulaarbioloogia #76 Molekulaarbioloogia #77 Molekulaarbioloogia #78 Molekulaarbioloogia #79 Molekulaarbioloogia #80 Molekulaarbioloogia #81 Molekulaarbioloogia #82 Molekulaarbioloogia #83 Molekulaarbioloogia #84 Molekulaarbioloogia #85 Molekulaarbioloogia #86 Molekulaarbioloogia #87 Molekulaarbioloogia #88 Molekulaarbioloogia #89 Molekulaarbioloogia #90 Molekulaarbioloogia #91 Molekulaarbioloogia #92 Molekulaarbioloogia #93 Molekulaarbioloogia #94 Molekulaarbioloogia #95 Molekulaarbioloogia #96 Molekulaarbioloogia #97
Punktid 50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
Leheküljed ~ 97 lehte Lehekülgede arv dokumendis
Aeg2015-12-03 Kuupäev, millal dokument üles laeti
Allalaadimisi 23 laadimist Kokku alla laetud
Kommentaarid 0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
Autor Triin Edula Õppematerjali autor

Lisainfo

Väga põhjalik ja detailne konspekt, oluline bioloogidele ja geenitehnoloogidele molekulaarbioloogia eksami (Tartu Ülikoolis) jaoks.
molekulaarbioloogia , koodon , nukleotiid , ribosoom , antikoodon , molekul , ensüüm , geenid , õlg , süntetaas , domään , histoon , translatsioon

Mõisted

molekulaarbioloogia, molekulaarbioloogia dimensioon, kovalentne side, nukleosoom, tuumapoorid, rna, pärilikkus, kodeeriv ahel, translatsioon, ribosoom, subühikud, väike subühik, suur subühik, suur subühik, eukarüootidel, aminoatsüül, koodon, inimese dna, regulaatorpiirkond, kodeeriv osa, rna protsessingu, küpses mrnas, struktuursed, regulaator, proteasoomis, tunnevad dna, snrna, adar, homoloogilised, paralood, ortoloog, geenide võrdlemisel, pööratud geneetika, tavaline geneetika, molekulaarne mitmekesisus, modifitseeritud ah, aminohapetel, apolaarsed, modifitseeritud, atsetüleerimine, glükosüleerimine, peptiidsidemete amino, valkude tertsiaalstruktuur, struktuuri motiivid, motiiv, amüloidoosid, replikatsioonil vajalikud, proteasoom, protsessiivsus, hsp 60, kuumaehmatuse valgud, unitaarne valk, nukleiinhapped, nukleotiid koosneb, fosfaatidega, dna ahelad, vagu, lämmastikalustepaarid, pürimidiinid, fosfaatjäägiga, trifosfaatides, polükondensatsioonreaktsioon, lämmastikalused, aluspaaride vahe, ahelate otsad, ahelate lahutamiseks, dna ahelad, arvukate, dna sulamine, paare, dna, kaheahelaline rna, roll stabiliseerimisel, rna, dna, 140, histooni chaperonid, erinevatel chaperonidel, histoonidel, h3 koht, pcna, fiiber, kokkupakkimiseks, dna kokkupakkimisel, zig, võimaldab dna, topoisomeraas 1, topoisomeraas 2, juuksenõelastruktuur, neljaahelaline struktuur, info dna, valgu biosüntees, translatsioon, eukarüootides, initsiatsioon, ribosoomi substraat, elongatsiooni käigus, bakteritele, koodi kõdunemine, mutatsioonid 3, koodoni perekond, sünonüümsed asendused, võimaldab trna, valelugemine, omadustega ah, ugk, luca, cai, mittetaimsed, teistes organismides, taimemitokondris, dna, trnade standardiseerimine, tähe äratundmine, sekundaarstruktuur, antikoodon, vabas trna, õlg, akseptorõlg, akseptorõlg, antikoodonõlg, hüpermodifitseeritud, pseudouridiin, antikoodonõlg, antikoodoni lingus, antikoodonlingus, ühes otsas, erinevate trna, antikoodon aasas, koodon, aminoatsüül, alars, katalüütiline domään, primaar, aktiivtsenter n, domäänis, aktiivtsenter c, antideterminandid, mõnes organismis, atp, ühele ah, estersideme süntees, e amp, aminoatsüül, kineetiline veerulugemine, produkti hüdrolüüs, mitmeastmelised valikumehhanismid, 50 s, eukarüoodid, nagu trna, tmrna, bakteriaalne ribosoom, rrna ensüüm, rrna, epa, subühikud, sidumispiirkonda, kolmest saidist, polüsoom, koodon, mrna sidumispiirkond, koosneb rrna, peptidüültransferaasne tsenter, fmet, fmet, toimub koodon, fmet, aitab trna, initsiaator, omab gtp, gtp fmet, äratundmiseks, gtp, kõigil mrna, avatud lugemisraam, bakteriaalsetel mrna, rbs, initsiaator, kompleks 30s, eif2, koos mrna, initsiaatorkoodon, hüdrolüüsitakse atp, enne aug, koodon, peptidüül rna, ribosoom, ribosoomi valgud, peptidüültransferaasne tsenter, deatsüül, järjestavad 3, klass 1, eukarüootide rf, gtp, ribosoom, uga, uaa, konformatsiooni gtp, lähevad a, sec, lülitumiseks, nonsens surpressorid, surpressor trna, rs a, enamikul valgugeenidel, raku elutegevuseks, lisatakse c, funktsioone, hüdrolüüs, eukarüootide ribosoomid, initsiatoorne trna, protsessing, cis, pap, poly a, mrna skaneerimine, initsiaator, translatsiooni efektiivsus, mrna struktuur, bakteril, erinevate mrna, eukarüootidel, eif4e, pab1p, eif1, eif2, eif3, eif4a, järjestuse motiive, dead, eif4b, eif4e, eif4g, eif5, eif6, eef1, eef2, eef3, mrna skaneerimine, erf, selliste mrna, cap, kasutavad cap, osad viirused, eukarüootne translatsioon, raku viirusvastus, interferentsi nähtus, kaks mrna, modifitseerida dna, ptgs, sünteetilised antibiootikumid, puromütsiin, aminoglükosiidid, streptomütsiin, põhiliselt rrna, võimekuse mutatsioonid, transport bakteritesse, translokatsioon, spektinomütsiin, blokeerivad ef, häda, antibitootikumidel, puromütsiin, makroliidsed antibiootikumid, märklaua modifitseerimine, rna, hinnis, elegans rakkudes, rnai, mirna, pirna, mittemendelik päritavus, valgu n, srp, ribosoom, membraanis, signaalpeptidaas, chaperon, hsp 60, hsp 40, valgulagundamine, ubikvitiin, ubikvitiin, amüloidide ladestumisel, geneetiline transkriptsioon, prokarüootidel, järjestusspetsiifiliselt dna, rnapi, kahte ahelat, rna, elongatsioon, kahte ahelat, prokarüootidel, subühikud, holoensüümis, molekulmass 428, fosfaadi juures, sigma subühik, bakterite geenid, operaator, cis, silencer, täisensüüm, põhiensüüm, rna polümeraas, terminaator, rho sõltuv, rna aktiivtsentris, dna, eukarüootides, rnap ii, ptgs, quelling, dsrna, dsrna, sirna, hok produktiks, dna, seondub dna, ilma regulatsioonita, permeaasita, laktoos, operoni seisukohalt, mutantoperaator, induktor, regulatsioonis, attenuaatorile, liiderpeptiid, alarmoonid, nälgimisfaktor, stabiliseerida, dna, sidumiskohti, ribosüüm, seondumine dna, katkisest rna, ribosoom, ribosoomi sünteesiks, ribosoomide geenid, regulatsioon, kaks rna, polaarne efekt, süntees katki, kaks terminaatorit, kahte terminaatorit, cis, cis, box a, antiterminatsiooni cis, mööda rna, operonis, antiterminatsiooni elemendid, uas, tekkivad kaksikahelad, rnaas p, pseudouridiini ensüüm, ilma selleta, dna polümeraasidele, valgusüntees, tf ii, tbp, eukarüootidel, tata box, tfiid, tata box, dna, ctd, algab transkriptsioon, taf, tfiih, mediaatorkompleks, hat, capping enzyme, m7 geen, ribosoomi rna, initsiatsioon, promootor, polümeraas, aktivatsioon, uce, ii c, promootorid, sünteesitava rna, crc, aktivaatorid, koosnevad 2, dna, enhancer, histoonidel, prokarüootides, eukarüootide kromatiid, bakterites, dna, gtf, aktivaatori sidumiskohti, gal iv, seotud dna, transkriptsiooni aktivaatorvalk, aktivaatorvalk, täiskasvanutel, nt lootel, lcr, hox, dna, aktivaatorid, histoonid seiskuvad, splassiosoom, snrnps, atac intronid, u1 asemel, intron, splaissimine, sünteesib, rna, u2af, kompleksi tekkimiseni, ümberesterifitseerimine, rna, hargnemiskohas, bbp, tekib a, rna, hargnemiskoha rna, permutatisoonid, rna toimetamine, rna, viiruse rna, hiv, imetajates, grna, ankurboks, adar, koos rna, tuumapoorid, ran gtpaas, rakk, seostuvad ekson, ubf, rna, enneaegne stoppkoodon, rrna protsessimine, metüleerimiskohad, rna, kogunevad snorna, intronid, rna, tra valk, cis järjestused, geen sex, ekson ühendatakse, takistavad splaisssaiti, fibronektiin, fibroplastides, fibroplastides, fibronektiini geen, maksarakkudes, neid rakke, slo, watson, dna polümeraas, rna, rntp, lahkuv rühm, dna, dna replikatsioon, replikatsiooni ühik, plasmiididel, dna helikaas, sünteesil, ajab ssbs, leading strand, lagging strand, ori, ori, tüvirakkudel, polümeraasid, polümeraas iii, koensüüm, polümeraas v, pol, terminatsiooni saidid, ori, oric, replikatsioon, seostub ori, colil ori, dna, dnac, polümeraas iii, replikatsiooni ringiks, dna muutus, cdk, pärast m, topoisomeraas 2, ttagg, transversioon, transitsioon, insertsioon, tsentromeerides, muth, dna ligaas, dam, dcm, mutl, muth, restriktsioon, gatc, reparatsioon, rakusisesed parasiidid, lämmastikalus eemaldatakse, tekivad dna, tümidiini, interkaleerimine, dna, nt 5, etiidiumbromiid, dna, fotoreaktsioon, fotoreaktsioon, ber, nukleotiidide väljalõikamine, reageerib dna, ensüüm alkb, alka, alkb, oxog, oxo, reparatsioon, homoloogiline rekombinatsioon, dna, holliday lahendamine, energeetiline efekt, mismatche, teistpidi ahelat, punktmutatsioonid, ühes dna, hii, üheahelalise dna, dna, lagundajaks, reaktsioon, ruva, transposoonid, transposoonid, elemendist, sõltub koht, transpositsioon, tyr, ensüüm, türosiin, dna, kromosoomil, xis, cre rekombinaas, isekas dna, dna, pöördkordused raamis, lähevad risti, eukarüootide dna, initsieerib pöördtranskrip, tekitab dna, märklaud dna, tekkiv transposoon, identsed dna, retroviirusesarnased transposoonid, avaldumist, lagundatakse ära, bakteris, rekombinaasi geen, es rakud, tuhandest geenus, igi geenid, eri lugemisraamides, 1 j, protsessimise aste, hüpervariaabel, kappa perekond, nt agrobacterium, konservatiivne koht, ühesuunaline protsess, nopaliin, vir, noc, vahel st, diferentseerunud b, vaja t, genoomide alusel, globiinid, geenid, vastse uurimisel, imetajal, imetajatel, avaldumise muster, globiini geenid, ümbertõstmisel, magada, võrreldes inimahviga, migreeruvates neuronites

Kommentaarid (0)

Kommentaarid sellele materjalile puuduvad. Ole esimene ja kommenteeri


Sarnased materjalid

38
pdf
Molekulaarbioloogia konspekt
37
doc
Eksam molekulaarbioloogia
147
docx
Mikroobifusioloogia
36
doc
Rakubioloogia
94
docx
Rakubioloogia II
54
pdf
MOLEKULAARBIOLOOGIA-ja RAKUBIOLOOGIA
3
doc
Molekulaarbioloogia
102
docx
Molekulaarne ja rakenduslik immunoloogia





Faili allalaadimiseks, pead sisse logima
Kasutajanimi / Email
Parool

Unustasid parooli?

UUTELE LIITUJATELE KONTO MOBIILIGA AKTIVEERIMISEL +50 PUNKTI !
Pole kasutajat?

Tee tasuta konto

Sellel veebilehel kasutatakse küpsiseid. Kasutamist jätkates nõustute küpsiste ja veebilehe üldtingimustega Nõustun