Colegiul Național ,,Petru Rareș"

                           

                                                    Proiect de atestat

                                                 Genetica moleculară

                                                                   

                  Îndrumător,                                                           Elev,

  Prof.  Marius Ududec                                                           Cojocari Iuliana

                                                             Mai 2018

Introducere

      Genetică moleculară este ramura biologiei și geneticii care se ocupă cu studiul structurii și fiziologiei genelor la nivel molecular. Genetica moleculară lucrează pe metodele geneticii și biologiei moleculare pentru a elucida funcția moleculară și interacțiile dintre gene.

      Împreună cu determinarea modelului descendenților, genetica moleculară ajută la înțelegerea mutațiilor genetice care cauzează diferite tipuri de boli. Astfel utilizând metodele geneticii și biologiei moleculare, genetica moleculară descoperă motivul pentru care caracterele se transmit și cum pot apărea mutații.

      Am ales această temă deoarece doresc să dau bacalaureatul la disciplina Biologie, iar “Genetica moleculară” reprezintă un capitol important al acesteia.

 
 

Nucleotidele

      Acizii nucleici sunt substanțe chimice macromoleculare alcătuite din unități mai simple numite nucleotide.

Compoziția chimică a acizilor nucleici:

  • ADN-ul = acidul dezoxiribonucleic

  • ARN-ul = acidul ribonucleic

                                  

      O nucleotidă prezintă:

  1. O bază azotată:

    • Purinică - Adenina (A) sau Guanina (G)

    • Pirimidinică – Citozina (C), Timina (T) sau Uracilul (U)

  2. Un zahar (pentoză): Dezoxiriboza sau Riboza

  3. Un radical fosfat care leagă nucleotidele între ele

 

ADN-ul

     ADN este prescurtarea de la acidul dezoxiribonucleic. Acesta este format din molecule organice dintre cele mai complexe. Substanța se găsește în fiecare celulă a ființelor vii și este esențială pentru identitatea oricărui organism, de la Euglena viridis, mica ființă unicelulară aflată la granița dintre plante și animale, și până la Homo sapiens sapiens, omul contemporan.

      Structura ADN-ului a fost decodificată la începutul anilor 1950. Americanul James D. Watson și britanicul Francis Crick sunt considerați drept primii care au descifrat structura de dublă spirală a ADN-ului. Conform propriilor afirmații, saltul calitativ al descifrării „secretului vieții” s-ar fi produs în ziua de 23 februarie 1953.

 

       And-ul:

               - Reprezintă materialul genetic la majoritatea organisme

               - Are o structură de dublu helix. „Scara” este alcătuită din două lanțuri organice        elastice ce sunt conectate prin „treptele” realizate de legăturile de hidrogen.

               -  „Treptele” sunt de fapt doar de patru feluri, unind perechi de baze azotate, ce pot fi patru tipuri diferite de molecule organice, adenină (notată A), citozină (C), guanină (G) și timină (T);

               - Cele patru baze (A, C, T și G) nu se pot combina decât într-un anumit mod, și anume: adenina doar cu timina (A + T sau T + A), și citozina doar cu guanina (G + C sau C + G); cu alte cuvinte, o bază de tip A, în orice parte a lanțului s-ar afla ea, nu se poate combina decât cu o bază de tip T, și invers; în mod similar, G nu se poate combina decât cu C, și invers;

       Replicarea ADN, un proces fundamental care are loc în celulele organismelor vii, este baza eredității biologice. El realizează copierea, mai precis duplicarea, moleculelor de ADN, purtătorul informației genetice. Este un proces „semiconservativ”, în care molecula ADN inițială este despicată în lung, ca un fermoar, în cele două șiraguri complementare care o compun. Fiecare din acestea devine un model pentru sinteza unui nou șirag complementar, integrând, după regula complementarității bazelor, nucleotidele dispersate în nucleul celulei. Rezultă două molecule ADN identice.

 

ARN-ul

      Acidul ribonucleic (ARN) este, ca și ADN-ul, un polinucleotid format prin copolimerizarea ribonucleotidelor. Un ribonucleotid este format dintr-o bază azotată (adenină A, guanină G, uracil U și citozină C), o pentoză (D-2-dezoxiriboză) și un fosfat. În molecula de ARN uracilul înlocuiește timina.

      Molecula de ARN este monocatenară (este alcătuită dintr-un singur lanț polinucleotidic). Este un complex macromolecular similar, structural și funcțional, în multe privințe ADN-ului. ARN-ul rezultă din copolimerizarea ribonucleotidelor, care determină formarea unor lanțuri lungi, monocatenare.

       ARN-ul este sintetizat prin procesul numit transcripție. În acest proces, ADN-ul are rol de matriță. Molecula dublu catenară de ADN este desfăcută, pe intervalul care urmează a fi transcris, de anumite complexe proteice prin ruperea punților de hidrogen între bazele azotate complementare. Un complex proteic cu funcție enzimatică numit ARN polimerază copiază una din catenele de ADN pentru a produce un ARN complementar. Catena de ADN care funcționează ca matriță pentru sinteza ARN-ului se numește catenă sens.

      Tipuri de ARN:

 

       1. ARN viral (ARNv) – constituie materialul genetic al unor ribovirusuri cum sunt: virusul   mozaicului tutunului, virusul poliomelitei, virusul gripal etc.

          2. ARN nuclear mic (ARN-nm) – se gasește în nucleul eucariotelor, având rol în funcționarea lui.

    3. ARN mesager (ARNm) – copiaza informația genetică a unei catene din macromolecula de ADN pe bază de complementaritate, proces numit transcripție și o duce la nivelul ribozomilor unde are loc sinteza proteinelor.

          4. ARN ribozomal (ARNr) – intră în alcătuirea ribozomilor și are rol în sinteza proteinelor

         5. ARN de transport (ARNt) – transportă aminoacizii la locul sintezei proteice, în citoplasmă, pe suprafața ribozomilor. Este monocatenar cu porțiuni bicatenare.

 

Denaturarea și renaturarea ADN-ului

      Dacă încălzim o soluție de ADN la aproximativ 100 de grade celsius, punțile de hidrogen se rup și astfel ADN-ul devine monocatenar, proces numit denaturare.

      Dacă răcim soluția brusc, ARN-ul rămâne monocatenar. Dacă răcim soluția treptat, punțile de hidrogen se refac, și astfel ADN-ul devine bicatenar, proces numit renaturare.

      Denaturarea este folosită pentru obținerea hibrizilor moleculari într-un amestec de catene de ADN de la specii diferite sau pentru evidențierea înrudirii dintre specii.

 

Sinteza proteinelor

  • Proteinele sunt alcătuite din aminoacizi

  • Există 20 de aminoacizi esențiali

  • Sinteza proteinelor are loc în 3 etape:

  1. Transcripția

  2. Translația

    Translația are loc în nucleu și reprezintă copierea informației genetice pe bază de complementaritate de către ARN-ul mesager

    Translația are loc în citoplasmă și reprezintă decodificarea informației genetice și transformarea ei într-o secvență de aminoaicizi.

       Aceasta are loc în 3 etape:

  • Inițierea translației – se realizează de către codonul de inițiere AUG

  • Alungirea catenei polipeptidice – constă în legarea aminoacizilor între ei

  • Terminarea translației – are loc când unul dintre cei 3 codoni STOP ajunge în locusul A

       La eucariote, genele cuprind secvențe de nucleotide:

  • Informaționale = EXONI

  • Noninformaționale = INTRONI

       Etapele transcripției la eucariote sunt:

    1. Sinteza unui ARN precursor care conține atât exoni cât și introni;

    2. Formarea ARNm matur, care presupune eliminarea intronilor și asamblarea exonilor cu ajutorul enzimei lipaza;

    3.  ARNm trece din nucleu în citoplasmă la nivelul ribozomilor;

 

Codul genetic

  1. Legătura dintre secvența nnucleotidelor din ADN și secvența aminoacizilor din proteine este realizată de către codul genetic

  2. Unitatea de codificare a informației genetice este codonul alcătuit dintr-o secvență de 3 nucleotide

  3. Există 64 de codoni dintre care doar 61 codifică informația genetică, 3 codoni fiind STOP.

   Caracteristicile codului genetic:

  • Este degenerat, adică mai mulți codoni pot codifica același aminoacid.

  • Este nesuprapus și fără virgule, adică 2 codoni vecini nu au nucleotide comune și între 2 codoni vecini nu există nucleotide fără sens.

  • Este universal, adică aceiași codoni codifică la toate organismele același aminoacid.

 
This site was designed with the
.com
website builder. Create your website today.
Start Now