Sissejuhatus: rakud ja DNA, RNA Prokarüoodid on organismid, kellel puudub rakutuum, sellepärast nimetatakse neid ka eeltuumseteks. DNA on koondunud ühte raku piirkonda (nim nukleoidiks). Nt bakterid, arhebakterid. Eukarüootsed rakud on üldiselt 10 korda suuremad kui prokarüootsed rakud. Eukarüootsetes rakkudes esinevad organellid. Eukarüoodid on nt ainuraksed, taimed, seened, loomad. Raku ehituselemendid: raku elu tugineb keemilistele reaktsioonidele kõige rohkem on rakkudes vett (70-90%) mitmesugused madalmolekulaarsed orgaanilised ühendid, anorgaanilised ioonid. makromolekulid (valgud, polüsahhariidid, DNA/RNA)
Tuumapiirkonnas on ainult 1 rõngasjas kromosoom, mis koosneb ühest DNA molekulist, selle piirkonda nimetatakse nukleoidiks. TP-s membraansed organellid puuduvad. On ribosoomid. TP-s on tihti väiksemad DNA rõngad e. plasmiidid. Neil on põhiliselt ainevahetuslik tähtusus.Tekivad ja kaovad, b-i kaitsmine väliskeskkonna eest. Kasutatakse geeni- ja rakuteraapias: plasmiididele pannakse geene ja toodetakse valke. Saame transgeense e. võõra liigi geene sisaldava organismi. Kuju järgi jagatakse: *kerabakterid(diplo,kobar,kuupkok); *pulkbakterid(diplo,stretso,kokobatsillid); *spiraalsed bakterid e
a. et ka loomorganismid on rakulise ehitusega. Rakuteooria põhiseisukohad on: · Kõik organismid koosnevad rakkudest. · Iga uus rakk saab alguse olemasolevast rakust. · Rakkude ehitus ja talitlus on vastastiku-ses kooskõlas. Ainurakne Bakterirakk Taimerakk Loomarakk Seenerakk Bakterid - eeltuumsed e prokarüoodid - neil puudub tuum. Tuumapiirkonda, kus paiknevad DNA ja valgud nim nukleoidiks. Suurus: · Nad on väga väikesed mõni µm. · Kõige väikseim on mükoplasma. Kuju alusel eristatakse: · Kokid e kerabakterid · Kepikesed e pulkbakterid · Spirillid e kruvibakterid · Spiroheedid e keeritsbakterid · Niitjad bakterid · Jätketega bakterid A batsill, E spirill, B,C,D - kokid Konjugatsioon - Bakterite paljunemine algab konjugatsiooniga Bakteriraku pooldumine: · Rakk pikeneb.
peptiidseid ravimeid, antikehi jms. 1. Millised bakterid 3kuuluvad arhede hulka? Arhed ehk ürgbakterid on bakterid, mis elavad äärmuslikes keskkonnatingimustes ja erinevad kõigist teistest bakteritest. 2. Mille poolest erineb prokarüootide (bakterite) nukleoid eukarüootide tuumast? Elektronmikroskoopilised vaatlused on näidanud, et erinevalt eukarüootide rakkudest ei ole bakterirakul tuumamembraani. Piirkonda bakterirakus, kus paikneb DNA, nimetatakse NUKLEOIDIKS. Kui eukarüootide rakus on palju pulgakujulisi kromosoome, siis bakterirakus on ainult üks rõngakujuline kromosoom. 3. Mida nimetatakse plasmiidideks ja mis on nende ülesanne? Enamikul bakteritel on kromosoomile lisaks veel täiendavaid väikesmaid DNA rõngasmolekule- PLASMIIDE. Plasmiidid replitseeruvad bakterikromosoomist sõltumatult ja reeglina on neid rakus mitu koopiat. Neil paiknevad geenid, mis ei ole
-bakterite olulisimaks rolliks on orgaanilise aine lagundamine -inimeses on sümbiootilisi baktereid (maos, soolestikus jne) ning teised bakterid põhjustavad haigusi -baktereid kasutatakse toiduainetööstuses, ravimitööstuses, biopuhastuses Bakteriraku ehitusest: 1. geeneetilise aine info: -bakteritel puudub rakutuum -bakteri DNA moodustab ühe rõngaskromosoomi -piirkond bakteris, kus DNA rõngaskromosoom paikneb, nimetatakse nukleoidiks -lisaks võivad bakterites olla ka plasmiidid, mille omadusteks, ülesanneteks on: 1. liiguvad kergelt rakust rakku ning omastavad võõraineid kergesti 2. omavad enüümide tootmiseks vajalikke geene 2. ribosoomid, mis - ei ole kinnitunud tsütoplasma võrgustikku - paiknevad rõngaskromosoomi lähedal -valgusüntees (ja seega ka bakteri elutegevus) on väga kiire 3. tsütoplasma (sarnane eukarüootsele rakule 4. rakumembraan 5
Eukarüootses rakus paikneb DNA raku tuumas. Transkriptsioon ja valgu süntees on teineteisest lahutatud – DNA asub raku tuumas ning sela toimub ka RNA süntees. Prokarüootses rakus pole tuumapiirkond membraaniga eraldatud ning transkriptsioon, ja ka translatsioon, toimub tsütoplasmas (toimuvad samaaegselt, puudub transport läbi tuumamembraani pooride nagu eukarüoodis). Prokarüoodis on DNA koondunud ühte regiooni, mida nimetatakse nukleoidiks. Eukarüoodis on tuum ümbritsetud membraaniga ja seal paikneb raku DNA ning toimub ka RNA süntees. Sünteesitud RNA molekulid transporditakse tsütoplasmasse läbi tuumapooride. Eukarüoodis paikneb geneetilist informatsiooni ka mitokondris (taimedel kloroplastis ka); DNA ümber on histoonid, diploidne kromosoomistik, genoomis palju lineaarseid kromosoome (bakterites histoonid üldjuhul puuduvad ja esineb haploidne kromosoomistik). 5
rakuorganellide arvukus suureneb ning bakter varustab end ATP ja teiste makroergiliste ühenditega. Mikroobiraku genoom: Pro- ja eukarüootse raku DNA molekuli struktuur on ühesugune. Bakteri genoom koosneb tavaliselt ühest üksikust ringjast kromosoomist, mille moodustab DNA kaksikspiraal. DNA molekul on lahtikeerdunult pikk ja peenike, ületades ligi 1000 korda bakteriraku pikkuse (ca 1000 mm). DNA on mikroobiraku keskele kokku keerdunud ebakorrapäraseks moodustiseks, s.o. nukleoidiks. Selles on DNA väändunud superspiraaliks, mis on hädavajalik nii replikatsiooniks kui geenide transkriptsiooniks. Uusimate andmetega on tõestatud, et kasvavad mikroobirakud sisaldavad 2-4 eraldi nukleoidi erinevates replikatsiooni astmetes, mitte üht sagaralist nukleoidi, mis ulatub raku ühest otsast teise . Mõned bakteritüved sisaldavad peale genoomse DNA veel väikesi DNA rõngasmolekule, mida nimetatakse plasmiidideks. Sellised plasmiidid annavad bakterirakule lisainformatsiooni
leida geneetilist põhjust looduslikult valikule). 3 4. Võrrelge eukarüootset ja prokarüootset genoomi. EUKARÜOOTNE GENOOM PROKARÜOOTNE GENOOM TUUM JA On nii rakutuum kui tuumamembraan. Tuum puudub. Geneetiline info on TUUMA- koondunud tsütoplasmas raku piirkonda, MEMBRAA mida nimetatakse nukleoidiks. N GEENIDE Enamasti üle 5000 ARV Keskmiselt ~1000-5000 VALGU Transkriptsioon ja valgusüntees on teineteisest SÜNTEES lahutatud nii ajaliselt kui ruumiliselt. Nii kui RNA süntees algab, on 1.DNA asub rakutuumas ja seal toimub ka samaaegselt võimalik valgusüntees. RNA süntees – transkriptsioon. 2
· Agregeeruvad kokid, batsillid, spirillid Bakter: · Suurus: o Ruumala keskmiselt - 1µ³ o Suurus 0.5-3 µm o Suurimad bakterid võivad olla kuni 600 µm pikkused o Väikseimad 0.05-0.2 µm o Oluline et oleks suur eripind, sest see võimaldab kiiret ainevahtust keskkonnaga · Tuum: o Sisaldab palju RNAd o Palju kromosoome o Kiire kasv ja paljunemine, seetõttu valgusüntees o Puudub tuumamembraan o Piirkonda kus asub DNA nim nukleoidiks o Rõngaskromosoomi pikkus on üle 1mm, seega on oluline tema kokkupakkimine o Kokkupakkimises osalevad aluselised valgud o Mõningatel arhedel on leitud valgud, mis on sarnased eukarüootsetele histoonidele (arhedel tetrameer, eukarüootidel oktameer) o Bakterirakk on haploidne tal on üks rõngakujuline kromosoom o Mõndel on leitud ka lineaarseid kromosoome o Enamikel bakteritel on lisaks kromosoomile ka veel plasmiidid, kus paiknevad geenid, mis ei ole
need sünteesitava valgu ahelasse. Ribosoomi-RNA ehk rRNA kuulub ribosoomide ehitusse ja osaleb valgusünteesis. | Erinevalt DNA-st ei ole RNA molekulidel ühesugust ruumilist struktuuri. 7. Prokariootsete ja eukariootsete rakkude peamised erinevused. Prokariootidel ehk eeltuumsetel puudub piiritletud tuum, mis eukariootidel ehk päristuumsetel on olemas. Prokarüootidel on raku DNA koondunud ühte piirkonda, mida nimetatakse nukleoidiks. Eeltuumse raku sisemuses puuduvad membraanidest koosnevad rakustruktuurid ja nendega ümbritsetud organellid. Puudub tsütoplasmavõrgustik, Golgi kompleks, kloroplastid, mitokondrid, tsentrisoom ja tsütoskelett. Valgusüntees ribosoomides. Eukarüootidel on geenis intronid, pre-mRNA läbib splasingu, modifitseeritakse ja eksporditakse tuumast tsütoplasmasse. Transkriptsiooniks on vaja aktivaatorvalke. Promootorid on keerulisemad
· Antiparalleelsus - nukleiinhapet sünteesitakse 5' otsast 3' suunas. Kuna see on ainuvõimalik DNA ahela sünteesi suund, on DNA ahelad kaksikheeliksis antiparalleelsed. DNA molekuli ühe ahela otsas on vaba 3' OH-rühm, teise ahela otsas aga vaba 5' fosfaat. 45. Bakterikromosoomi struktuur. · Bakteril asub geneetiline info ühes rõngaskromosoomis, mis esineb rakus kõrgelt struktureeritud kujul alas, mida nimetatakse nukleoidiks. DNA on kaksikahelaline. · Nukleoid on organiseerunud ~400 topoloogiliseks domeeniks, kus iga lingu pikkus on ~10 kb. Toroidne superspiraal DNA on keeratud ümber valkude (mida on ~10) 46. Eukarüootsete kromosoomide koostis ja struktuur. · Struktuur - eukarüootide genoom on mitu suurusjärku suurem ning seega jaotunud ka mitmeks erinevaks kromosoomiks ning enamasti on kõiki kromosoome 2 komplekti.
Eluslooduse domeenid: eukarüoodid, arhed ja bakterid. Prokarüoote on bakterites ja arhedes. Prokarüoot rakul on rakumembraani peal rakukest, mille peal omakorda võib olla kapsel. Kapsel aitab kleepuda pinnale ja kaitseb patogene fagotsütoosi eest. Rakule kinnituvad piilid ja viburid (võib olla ka mitu), mis on liikumisorganellideks. Rakus on palju ribosoome. Prokarüootne rakk on lihtsama ehitusega, kui eukarüootne: puudub tuumamembraan. Piirkonda, kus paikneb DNA nim nukleoidiks. Arhed on üks elu kolmest domeenist, nad on eeltuumsed (prokarüoodid) o Neist hakati rääkima 1970ndatel, kui selgus, et mõned prokarüoodid eristuvad teistest o Evolutsioneerunud aeglaselt ja nad on suht sarnased oma esivanematele o Paljud arhed on äärmuslike omadustega (hüpertermofiilid, äärmuslikud halofiilid, metanogeenid, väävlihiingajad) o Metaani moodustamine on iseloomulik vaid arhedele (mudas, mullas, soolestikud)
moodustab ka RNA. Rakkudes on DNA seotud erinevate valkudega, mille tulemusena DNA kaksikheeliks on volditud ja painutatud 3-mõõtmelisse struktuuri, mida nimetatakse DNA tertsiaarstruktuuriks. Tertsiaarstruktuure on kirjeldatud ka RNA puhul. KROMOSOOMI STRUKTUUR 1. Bakterikromosoomi struktuur. Nii nagu viirustel, on ka bakteritel kogu geneetiline informatsioon ühes kromosoomis. Bakterikromosoom on rõngasmolekul, mis esineb rakus kõrgelt struktureeritud kujul alas, mida nimetatakse nukleoidiks. Näiteks E. coli kromosoomi kontuurpikkuseks on 1100 µm, raku enda diameeter on aga ainult 1-2 µm, mistõttu kromosoom on ligi 1000 korda lühemaks kokku pakitud. DNA rõngasmolekul on kokku volditud, nii et moodustub 50-100 lingu. Genoomi voltimisel osalevad nii RNA kui ka valgud. Ühe DNA lingu moodustavad ligikaudu 40000 aluspaari. Selline DNA linge sisaldav struktuur suurendab kromosoomi kompaktsust aga ainult 10 korda. DNA kompaktsemaks muutmisel on
6 2. Reproduktsioon kui pärilikkuse alus Rakk kui elusorganismi ehituskivi Vastavalt rakutüübile jagunevad elusorganismid prokarüootideks ja eukarüootideks. Prokarüoodid e. eeltuumsed on üherakulised organismid (näiteks bakterid), kellel pole rakutuuma. Nende tsütoplasmat ümbritseb rakumembraan ning peptidoglükaanist koosnev rakukest. Puuduvad rakuorganellid. DNA on koondunud ühte regiooni, mida nimetatakse nukleoidiks. Bakteriraku paljunemistsükkel on väga lühike. Soodsas kasvukeskkonnas võib rakk jaguneda iga 20 minuti tagant. Seega võib ühe raku järglaskond 11 tunni jooksul kasvada 5 miljardini, lähenedes kogu meie planeeti asustavate inimeste rahvaarvule. Bakterid on kõige iidsem eluvorm Maal ning nad on kohastunud eluks väga erinevates keskkonnatingimustes. Eukarüootne rakk on võrreldes prokarüootse rakuga tunduvalt suurem ning komplekssem. Lisaks tuumale,
andmeid võltsima. Geneetika areng Nõukogude Liidus seiskus pikaks ajaks. 2. Reproduktsioon kui pärilikkuse alus Rakk kui elusorganismi ehituskivi Vastavalt rakutüübile jagunevad elusorganismid prokarüootideks ja eukarüootideks. Prokarüoodid e. eeltuumsed on üherakulised organismid (näiteks bakterid), kellel pole rakutuuma. Nende tsütoplasmat ümbritseb rakumembraan ning peptidoglükaanist koosnev rakukest. Puuduvad rakuorganellid. DNA on koondunud ühte regiooni, mida nimetatakse nukleoidiks. Bakteriraku paljunemistsükkel on väga lühike. Soodsas kasvukeskkonnas võib rakk jaguneda iga 20 minuti tagant. Seega võib ühe raku järglaskond 11 tunni jooksul kasvada 5 miljardini, lähenedes kogu meie planeeti asustavate inimeste rahvaarvule. Bakterid on kõige iidsem eluvorm Maal ning nad on kohastunud eluks väga erinevates keskkonnatingimustes. Eukarüootne rakk on võrreldes prokarüootse rakuga tunduvalt suurem ning komplekssem. Lisaks tuumale,
jälgimaks huvipakkuvate valkude asukohta rakus; in vivo DNA protektsioonikatsed; erinevate molekulide in vivo krosslinkimine; läbivoolutsütomeetria mõõtmaks nukleiinhappe või eelnevalt märgistatud individuaalsete valkude hulka erinevates rakkudes). Nukleoidiga assotsieerunud valkude osalus transkriptsiooni regulatsioonis Bakterikromosoom esineb rakus nukleoproteiinkompleksina, mida nimetatakse nukleoidiks. 1,5 mm kontuurpikkusega E. coli kromosoom on ligikaudu 1000 korda kokku pakitud. Erinevalt eukarüootsetest histoonidest moodustavad bakteri nukleoidivalgud DNA-ga ebapüsivaid komplekse. Need valgud muudavad nii lokaalselt kui ka globaalselt kromosoomi struktuuri ja osalevad sel viisil globaalses geeniregulatsioonis. DNA-ga on üle genoomi pidevalt seondunud ligikaudu 10 valku, mille hulk varieerub rakus kasvufaas-sõltuvalt
Vajalik DNA ülekandeks Sugupiili valgud konjugatsiooni ajal Pinnale kinnitumine, biolfilmi Fimbriad moodustumine, piili- Valgud tõmbumine 2.1. Tsütoplasma komponendid 2.1.1. Nukleoid Prokarüootidel puudub tuum, siiski prokarüootidel on kromosoomne DNA mingil määral pakitud ning seda nimetatakse nukleoidiks. Enamike bakterite kromosoom on tsirkulaarne. Tsirkulaarsele DNA-le on iseloomulik superspiraliseeritud olek, mis lihtsustatult tähendab tsirkulaarsele DNA-le vintide pealekeeramist. Tavaliselt on bakteri DNA negatiivselt superspirali-seeritud, positiivne superspiralisatsioon on iseloomulik ainult spooride DNA-le või lokaalselt vaigistatud DNA-le. DNA superspiralisatsiooni tulemusena pakitakse DNA lingudena 1000 10 000 korda kokku. Bakteritel osalevad nn histoonilaadsed
annaabi.ee 
