Ei ole väga tihedalt pakitud 1. Heterokromatiin: Tugevasti kondenseerunud Peamiselt kõrgkordus DNA Tuuma ümbruse lähedal Nt: X-inaktivatsioon Kromosoomivalgud 1. Histoonid: Struktuurivalgud aluselised Neutraalse pH juures positiivse laenguga (20-30% arginiini ja lüsiini) 5 klassi: H1, H2A, H2B, H3, H4 (spermatosoidides protamiinid) Moodustavad kromatiinist struktuurseid alaüksusi - nukleosoome Fülogeneetiliselt konserveerunud 1. Mittehistoonsed kromosoomivalgud: Tugevalt happelised Neutraalse pH juures negatiivse laenguga Miks on DNA pakkimine vajalik? 1. DNA peab mahtuma rakutuuma (Genoomi kogupikkus u 2m!) 2. DNA peab tütarrakkude vahel jagunema võrdselt 3. Et genoom oleks lihtsamalt ja efektiivsemalt manipuleeritav Mitokondriaalne DNA Mitokondrid tekkinud endosümbioosi teel Tuumaväline DNA, mis on emapoolse päritavusega
koosseisu. Katkendliku joonega on tähistatud välja lõigatud intronid. • pre-mRNA struktuur ning näita ära struktuursed elemendid/alad • nukleosoom ning näita ära struktuursed elemendid Nukleosoom koosneb umbes 147 bp DNA-st, mis ümbritseb 1,67 tiiru ulatuses histoonide oktameeri. Histoonide oktameer koosneb neljast histoonist, mida esineb kahes koopias: H2A, H2B, H3 ja H4. Kõrvutiolevad nukleosoomid on ühendatud vaba DNA lõiguga, mida nimetatakse linker-DNA-ks. Nukleosoome on võimalik elektronmikroskoobiga näha interfaasi ajal. Histoonide modifitseerimise tähtsamaid vormid: • Atsetüülimine – aktiveeriv transkriptsiooni neutraliseerib aminohapete Lys ja Arg “+” laengud. • Metuleerimine – inhibeeriv transkriptsiooni, neutraliseerib Lys “+” laengud. • Fosforüülimine – tub kromosoomid kompaktsemaks ja kromosoom hakkab kondunseerima. • kromosoom ning näita ära struktuursed elemendid/alad
Nendele haigetele on omane kilpnäärme ületalitlus. Haiguse põhjuseks peetakse signaali ülekande defekti lihasrakkude plasmamembraanis ja plasmamembraani Na-ioonpumba defektsust. Meestel avaldub defekt 100%, naistel väga harva. 8. Nukleosoomi ehitus ja talitlus. Nukleosoomide keemiline modifitseerimine, selle tähtsus. ! Nukleosoom koosneb kaheksast aluselist valgust-histoonist (2xH2A+ 2xH2B + 2xH3+2xH4) ning histoonide umbes kerinud DNA-st. Pluss nukleosoome ühendab omavahel H1 ülesanne on pakkida DNA-d nukleosoomide keemiline modifitseerimine mõjutab kromatiini pakkimistaset ja geeni ekspressiooni. Nukleosoomide keemiline modifitseerimine seisneb histoonide N- terminuste otsas olevate aminohappejääkidele mitüül-, akutüül- või fosfaatrühma lisamisel. Kui atsetüleerida Lys, siis DNA ja histoonide vahelised sidemed nõrgenevad !pakkimistase langev
DNA Desoksüribonukleiinhape, monomeersed nukleosiidmonofosfaadid on omavahel ühendatud 3'-5'- fosfodiestersidemetega. Monomeersete ühikute järjestust loetakse alati 5'-3' suunas. DNA on ainult ühte tüüpi ja ühe kindla funktsiooniga. DNA on rakkudes antiparalleelse kaksikheeliksina, mis võib olla nii lineaarselt kui ka tsirkullaarselt. DNA diameeter on 2nm, see on väga kompaktne ja väga tihedalt pakitud. Eukarüootse raku DNA on pakitud ümber histoonivalkude ja nad moodustavad nukleosoome. Nukleosoomid pakitakse omakorda helikaalseteks filamentideks solenoidideks. Solenoidid moodustavad rosette ning rosetid moodustavad kromosoome. DNA sekundaarstruktuur on moodustatud tänu vesiniksidemetele komplementaarsete aluspaaride vahel. Suhkur-fosfaat põhiskelett asub väljaspool. Aluspaaride omavaheliseks kauguseks on 0,34 nm. DNA kaksikheeliksit denatureerivad tegurid on: kõrge temperatuur, keskkonna pH(<3 või >10), ioonjõud ja tugevad vesiniksidemete moodustajad.
· Küll aga paneb ka arhe viburi tööle ioongradient. · Oletatakse, et arhe vibur ei kasva mitte tipust, vaid alusest, nagu tüüp IV piilgi. · Mingit kanalit, mille kaudu saaks monomeere tippu transportida, ei ole leitud ei seda tüüpi piilil ega arhede viburitel. · Arhe vibur on ehituselt sarnane tüüp IV piilile Arhede histoonid · Eukarüootidel on DNA pakitud ümber aluseliste konserveerunud järjestusega valkude - histoonide, moodustades nukleosoome (pildil nukleosoomidega DNA). Nukleosoomide vahele jäävad pakkumata DNA alad. · Histoonid on leitud eurüarhedel. Esmalt leiti need Thermoplasma acidophilumil ja näidati, et in vitro võivad nad seostuda DNAga, moodustades nukleosoomitaolisi struktuure. · Samas bakteris nähti elektronmikroskoobiga nukleosoomidega DNAd. · Ilmselt koosnevad arhede nukleosoomid histooni tetrameerist (eukarüootidel oktameerid), mille ümber on pakitud ca 80 bp DNAd
(2) (roo)-faktori mehhanism: roo-faktor seondub mRNA äratundmissaiti, liigub mööda mRNA ahelat kuni RNA polümeraasini. Kui see peatub terminatsioonisaidis (G:C rikas piirkond), Lehekülg kerib roo-faktor lahti DNA-RNA hübriidi ning RNA vabaneb. 2. Transkriptsioon eukarüootides. Eukarüootides on DNA keritud ümber histoonide, moodustades nukleosoome ja need kromatiine. Nukleosoomid takistavad geeni ekspressiooni. RNA polümeraasid I, II ja III transkribeerivad vastavalt rRNA, mRNA ja tRNA geene. Transkriptisooni faktorid. Polümeraasid I, II ja III interakteeruvad oma promootoritega transkriptsioonifaktorite vahendusel. Transkriptsioonifaktorid on DNA-le seonduvad valgud, mis tunnevad ära ja initseerivad transkriptsiooni spetsiifiliste promootorjärjestuste juures. 3
genoome erinevalt ja sellest tuleneb fenotüübiline erinevus. Epigeneetiline programmeerimine taimedes aitab kontrollida arengu etappe. (loeng nr. 5 epigeneetika) Histoonid - valgud, mille ümber on DNA keeratud · Histoonid on aluselised ja DNA on happeline ja nii moodustub stabiilne kooslus kromatiin. Histooni peamine osa = oktameer (8 histooni molekuli) DNA keeratakse kaks korda ümber histoonide Nukleosoom = DNA, mida hoidab histoon paigal Nukleosoome hoiavad koos linker DNA-d DNA superkeerdumine Nukleosoomi funktsioon · Aitavad DNA molekuli keerdus hoida · Reguleerivad geeni ekspressiooni (loeng 3, 5 -genoom, ploidsus; epigeneetika) Meetodid: PCR - Polymerase chain reaction (PCR). Vaja praimereid, mis on disainitud sisestatud geeni järgi. 1. Inkubeeritakse sihtmärgi DNA-d 94 kraadi juures 1 minut, et eraldada ahelad. 2. Lisatakse praimerid, nukleotiidid ja DNA polümeraas 3
4. Nukleiinhape = polünukleotiid. Biopolümeerid, mille monomeersed ühikud, nukleosiidmonofosfaadid, on ühendatud 3'-5'- fosfodiestersidemetega. Monomeersete ühikute järjestust loetakse alati 5' 3' suunas. DNA on antiparalleelne kaksikheelik. Võib olla tsirkulaarne (prokarüootides) või lineaarne. Kompkaten ja tihedalt pakitud. Eukarüootne DNA kerituna ümber histoonvalkude moodustab nukleosoome. Eukarüootne mRNA (maatriks-RNA) vahendab geneetilist koodi. DNA transkriptsiooni käigus sünteesitakse heterogeenne tuuma RNA, kus vahelduvad intronid (vahejärjestused) ja eksonid (kodeerivad järjestused), sisaldab polü-A saba (seotud RNA stabiilsusega). Splaissimise käigus lõigatakse intronid välja ning saadakse küps mRNA. rRNA (ribosoomne RNA) ribosoomi struktuuri ja funktsiooni alus. tRNA (transpordi RNA) kannab aminohappeid valgusünteesis
DNA · Antiparalleelne kaksikheeliks · Aluspaarid: A -T ja G - C · Molekul lineaarne (eukarüootidel) või tsirkulaarne (prokarüootidel, eukarüootidel mitokondrites) · Kaksikspiraali diameeter ~ 2 nm (20 Å) · Pikkus 1,6×10 9 nm = 1,6×106 mm (E. coli) · Kompaktne ja tihedalt pakitud (E. coli raku pikkus ainult 2 mm) · Eukarüootne DNA on keritud ümber histoonvalkude, moodustades nukleosoome Lahtikeerdunud kaksik-heeliksi segment, mis näitab komplementaarsete N-aluste antiparalleelset orientatsiooni. RNA Molekul koosneb ühest vabakujulisest või osaliselt iseenda ümber spiraliseerunud polünukleotiidahelast Põhitüübid: Matriits RNA (mRNA) vahendab geneetilist koodi Ribosoomne RNA (rRNA) ribosoomi struktuuri ja funktsiooni alus; sisaldab ebaharilikke N-aluseid (inosiin jt) Transpordi RNA (tRNA) aminohapete transport valgu
moodustamises); 2) histoon H1 - seondub linker-DNA-ga. Need valgud on erinevatel liikidel väga sarnased ja esinevad peaaegu igas rakutüübis, välja arvatud spermatosoidid- seal on asendatud protamiinidega Oktameer - histoonidest moodustunud nukleosoomi südamik, mis koosneb kahest H2A-H2B dimeerist ja H3-H4 tetrameerist. Nad on DNA- ga spetsiifiliselt seotud, moodustades nukleosoome Nukleosoomid - oktameer + 146 DNA nukleotiidipaari. Eukarüootse kromatiini sfäärilised üksused, mis koosnevad põhipartiklist ja selle ümber keerdunud 146-st DNA nukleotiidipaarist. Koosneb 8 histooni valgust, mille ümber on keritud 146 aluspaari pikkune lõik DNA kaksikahelast. 14. Kuidas toimub DNA replikatsioon? Kirjelda replikatsiooni protsessi suundi ja osasid. Tee joonis.
Samuti on eukarüoodi DNA kompaktsemalt pakitud. · Keemiline koostis interfaasi ajal rakkudest isoleeritud kromatiin koosneb peamiselt DNAst ja valkudest (histoonid aluselised valgud, 20-30% arginiini ja lüsiini, taimedel/loomad 5 liiki histoone: H1, H2a, H2b, H3 ja H4; mittehistoonsed valgud tugevalt happelised) Histoonid on DNAga spetsiifiliselt kompleksseerunud moodustades alaüksusi nukleosoome. 47. Mis funktsioon on eukarüootsetes kromosoomides tsentromeeridel ja telomeeridel? · Tsentromeeride on kääviniitide kinnitumiskohad. Erinevate kromosoomide tsentromeeri regioonid CEN regioonid on konserveerunud. Nendele regioonidele kinnituvad valgud, mis võimaldavad omakorda kääviniitide kinnitumist. · Telomeeride funktsioonid: Takistavad DNA molekulide otste lagundamist nukleaaside poolt.
genoomi moodustava DNA kogupikkus nt ~1m. Erinevate kromosoomide DNA pikkus varieerub 15-85 millimeetrini. Inimese kõige suurem kromosoom on metafaasis ainult 10 µm pikkune ja läbimõduga 0,5 µm. Kromatiin koosneb peamiselt DNAst ja valkudest. Valgud jagunevad kaheks: histoonid (aluselised valgud, struktuuri kujundav roll) ja tugevalt happelised mittehistoonsed kromosoomivalgud. Histoonid on DNAga kompleksseerunud, moodudtades kromatiinist struktuurseid alaüksuseid nukleosoome. 47. Mis funktsioon on eukarüootsetes kromosoomides tsentromeeridel ja telomeeridel? Anafaasis kinnituvad tsentromeeridele kääviniidid. Metafaasi kromosoomis on tsentromeeri ala jälgitav kokkusurutud piirkonnana. Telomeeridel 3 põhilist funktsiooni: 1) Takistavad DNA molekulide otste lagundamist nukleaaside poolt. 2) Takistavad erinevate DNA molekulide otste kleepumist. 3) Võimaldavad lineaarsete DNA molekulide otste replitseerumist, ilma et DNA molekulid kaotaksid replikatsiooni
DNA nukleotiidipaarist. Nukleosoom koosneb umbes 147 aluspaarist [3] DNA-st, mis ümbritseb 1,67 tiiru ulatuses histoonide oktameeri. Histoonide oktameer koosneb neljast histoonist, mida esineb kahes koopias: H2A, H2B, H3 ja H4. Kõrvutiolevad nukleosoomid on ühendatud vaba DNA lõiguga, mida nimetatakse linker-DNA-ks (selle pikkus on 10–80 aluspaari, olenevalt liigist ja koetüübist). [12] Nukleosoome on võimalik elektronmikroskoobiga näha interfaasi ajal. 15. Operoni struktuur operon (ingl. Operon)- Grupp geene, mis moodustavad ühtse regulatoorse või kontrollüksuse. Üksus koosneb operaatorist, promootorist ja struktuurgeenidest. Omased prokarüootidele. Operoni üldine struktuur: Promootor – nukleotiidne järjestus, mis võimaldab geenide transkriptsiooni. Promootori tunneb ära RNA polümeraas, mis seejärel alustab transkriptsiooni
Konkatemeerid on rõngaskromosoomid, mis on üksteisega läbipõimunud ja moodustavad kette: oooo. 84. Kromatiin ja histoonid. Kromatiin on kromosoomi koostisaine, mis koosneb peamiselt DNA-st ja valkudest (RNA'st ka). Valgud võivad olla aluselised (histoonid (H1, H2a, H2b, H3, H4) ja protamiinid spermides) või happelised (mittehistoonsed valgud). Histoonid on madalmolekulaarsed valgud, mis on DNA-ga spetsiifiliselt komplekseerunud, moodustades nukleosoome. 85. Nukleosoomi ehitus. Nukleosoom koosneb: 1) Linker-DNA (8-114bp) 2) nukleosoomi põhistruktuur (146 nukleotiidi; 1 3/4 DNA pooret) ümber histoonide oktameeri (2 molekuli H2A, H2B, H3, H4) lisandub 1 molekul histooni H1, 2 DNA täispööret 4) nukleosoomi oktameeri ümber 166 nukleotiidi paari 86. Eukarüoodi kromosoomi pakkimise kolm taset. 1) nukleosoom, 2) voltumine ja superspiralisatsioon (10nm diameetriga nukleotiidne kiud
Iga nukleosoomi koostises on 2 molekuli histoone H2a, H2b, H3 ja H4. Histoon H1 on seondunud linkeralaga. Linkeralade pikkus võib varieeruda nii liigiti kui ka erinevates rakutüüpides liigisiseselt. Nende pikkus varieerub 8 aluspaarist 114-ni. Nukleosoomide struktuur geneetiliselt aktiivsetes kromosoomi piirkondades erineb struktuurist geneetiliselt inaktiivsetes piirkondades. 2) Kromatiini kiud. Interfaasis on elektronmikroskoobi abil nähtavad 10 nm diameetriga nukleosoome sisaldavad kromatiini kiud. Meioosi- ja mitoosikromosoomide puhul on elektronmikroskoopiliselt tuvastatavad 30 nm diameetriga kiud, mis on tekkinud 10 nm kiudude baasil H1 osalusel. Vastavat struktuuri nimetatakse ka solenoidseks struktuuriks. 3) Metafaasi kromosoom. Metafaasis saavutavad kromosoomid kõrgeima kondensatsiooni astme. Selle struktuuri moodustumisel, mis tekib 30 nm kiudude kokkupakkimisel, osalevad mittehistoonsed valgud. Moodustuvad
moodustunud oktameeri. Histoon H1 on seondunud linkeralaga. Linkeralade pikkus võib varieeruda nii liigiti kui ka erinevates rakutüüpides liigisiseselt. Nende pikkus varieerub 8 aluspaarist 114-ni. Nukleosoomide struktuur geneetiliselt aktiivsetes kromosoomi piirkondades erineb struktuurist geneetiliselt inaktiivsetes piirkondades. 2) Kromatiini kiud (ingl. k. fibers). Interfaasis on elektronmikroskoobi abil nähtavad 10 nm diameetriga nukleosoome sisaldavad kromatiini kiud. Meioosi- ja mitoosikromosoomide puhul on elektronmikroskoopiliselt tuvastatavad 30 nm diameetriga kiud, mis on tekkinud 10 nm kiudude baasil H1 osalusel. Vastavat struktuuri nimetatakse ka solenoidseks struktuuriks. 3) Metafaasi kromosoom. Metafaasis saavutavad kromosoomid kõrgeima kondensatsiooni astme. Selle struktuuri moodustumisel, mis tekib 30 nm kiudude kokkupakkimisel, osalevad mittehistoonsed valgud
moodustunud oktameeri. Histoon H1 on seondunud linkeralaga. Linkeralade pikkus võib varieeruda nii liigiti kui ka erinevates rakutüüpides liigisiseselt. Nende pikkus varieerub 8 aluspaarist 114-ni. Nukleosoomide struktuur geneetiliselt aktiivsetes kromosoomi piirkondades erineb struktuurist geneetiliselt inaktiivsetes piirkondades. 2) Kromatiini kiud (ingl. k. fibers). Interfaasis on elektronmikroskoobi abil nähtavad 10 nm diameetriga nukleosoome sisaldavad kromatiini kiud. Meioosi- ja mitoosikromosoomide puhul on elektronmikroskoopiliselt tuvastatavad 30 nm diameetriga kiud, mis on tekkinud 10 nm kiudude baasil H1 osalusel. Vastavat struktuuri nimetatakse ka solenoidseks struktuuriks. 3) Metafaasi kromosoom. Metafaasis saavutavad kromosoomid kõrgeima kondensatsiooni astme. Selle struktuuri moodustumisel, mis tekib 30 nm kiudude kokkupakkimisel, osalevad mittehistoonsed valgud
annaabi.ee 
