Genetik Ärftlighetslära - hur går det till när egenskaper går i arv? Molekylär genetik - information i DNA och RNA Klassisk genetik - hur olika egenskaper ärvs Bioteknik - Hur DNA flyttas mellan olika organismer, t.ex. GMO
DNA-molekylen 1869 upptäcktes DNA - varken protein, kolhydrat eller lipid. 1940-talet började man forska på DNA när man insåg att DNA styr produktionen av enzymer. Rosalind Franklin studerade röntgendiffraktionsmönster och kom fram till att det var en spiral med en period på 0,34 nm och en på 3,4 nm. 1953 använde forskarna Watson och Crick Franklins resultat för att bygga en modell över DNA-molekylens utseende i konkurrens med många andra forskare. 1962 fick Watson och Crick Nobelpriset i medicin.
Rosalind Franklin Röntgendiffraktionsmönster
DNA-molekylen är en dubbelspiral som innehåller genetisk information. Bredden är ungefär 2 nm och längden (i varje cell) ca 3 m. Om man skulle lägga samman längden av DNA i kroppen skulle det motsvara 2 10 13 m.
DNA-molekylen DNA-molekylen är uppbyggd av nukleotider. En nukleotid (inringad) är uppbyggd av en: fosfatgrupp (lila) deoxiribos (blå) kvävebas Det finns fyra sorters kvävebaser: Adenin (A) Guanin (G) Tymin (T) Cytosin (C) A hänger alltid samman med T och G hänger alltid samman med C.
DNA-molekylen Nukleotid Nukleotid Nukleotid Fosfat Socker - Fosfat Socker - Fosfat Socker - Kvävebas Kvävebas Kvävebas
DNA-molekylen NÅGRA EGENSKAPER 1. Komplementär (AT och GC) 2. Binder samman kedjorna med vätebindningar 3. Finns i tre varianter: A, B och Z 4. Finns i cellkärnan 5. Innehåller det genetiska materialet 6. Finns inte i blodceller 7. Vi är till 99,9% lika - 0,1% skiljer oss åt 8. Vi har 98% gemensamt med apor 9. Vi har 50% gemensamt med en banan 10. Mitokondrier ha eget DNA (ärvs från mamman) 11. Vi har 3 miljarder baser i vårt genom 12. En gen innehåller 10000-15000 baser 13. Vi har 20000-25000 gener i vårt genom (motsvarar 2-3%) 14. HUGO-projektet avslutades 2003 15. DNA påverkas av vår omgivning 16. Det tar ca åtta timmar att kopiera hela DNA.
RNA-molekylen RNA-molekylen är uppbyggd enligt samma princip som DNA, men skiljer sig på ett par sätt: 1. Har en enkel kedja istället för dubbel. 2. Har kvävebasen Uracil (U) istället för Tymin 3. Ryggraden består av sockret ribos istället för deoxiribos.
Det finns tre sorters RNA-molekyler ni ska känna till: 1. mrna (messenger-rna) - arbetskopian mellan DNA-molekylen (transkribering av en gen) som i sin tur är mall för ett protein (translation) 2. rrna (ribosomalt RNA) - bygger upp ribosomer (där proteinsyntesen sker) 3. trna (transfer-rna) - transporterar aminosyror till ribosomerna för att bygga upp proteiner.
DNA:s två funktioner 1.Replikation - att lagra information och överföra den till de nya cellerna vid celldelningen (föra arvet vidare). 2.Transkription - att styra en enskild cells livsprocesser genom proteinsyntes och genreglering (vara mall till proteiner och bära genetisk information).
Det centrala dogmat Det centrala dogmat är den grundläggande modellen för hur det genetiska informationsflödet sker. Replikation Transkription Translation DNA kan replikera sig (kopieras innan celler delar sig). Genom transkription överförs informationen i DNA till information i RNA. Genom translation (översättning av RNA till aminosyror) i cellens ribosomer bildas olika proteiner.
Det centrala dogmat DNA replikeras (kopieras) med hjälp av DNApolymeras. DNA transkriberas (skrivs om till mrna) med hjälp av RNA-polymeras. mrna translateras (översätts) till protein i cellens ribosomer.
Kort intro Kroppen innehåller 10000 miljarder celler (en bakterie innehåller bara en cell) Varje cell är en liten fabrik som innehåller DNA. Cellens DNA innehåller information om vad cellen kan producera. Dessutom kan DNA kopiera sig själv och bilda en ny cell som innehåller samma information. En liten del av en DNA-molekyl som innehåller meningsfull information kallas för en gen. En gen består av 10000-15000 baspar. Innehållet i genen styr bildandet av ett visst protein, vilket i sin tur ger en viss egenskap (t.ex. blå ögon). Alla gener tillsammans (hos människa 20000-25000) kallas för cellens genom.
Informationsöverföring från DNA via mrna till en proteinmolekyl DNA-molekyl gen 2 gen 3 gen 1 DNA-sträng (mall) T C C C T transkription G G A G A G G A G G G A mrna C C U C U C C kodon translation protein Pro Ser Ser Asp aminosyror Overheadbild till Spira Cicci Lorentzson, Liber AB och författarna OH 7
Replikation När en cell delar sig måste DNA kopieras för att informationen ska vara densamma i modercellen som i dottercellen. Denna process kallas replikation. Här finns två filmer: http://www.youtube.com/watch? v=tev62zrm2p0&feature=related http://www.youtube.com/watch? v=4jtmozaivs0
Replikation Eukaryota celler kan öppnas på flera ställen samtidigt (kallas för origin), och replikationen kan ske olika fort.
Replikation Först skiljs de båda DNA-halvorna åt med hjälp av ett enzym som heter helikas. Stället där detta sker kallas replikationsgaffel.
Replikation På leading strand finns en fri OH-grupp dit DNA-polymeras III kan fästa. DNApolymeraset kan sedan binda nukleotider (baser, dvs. A, T, G eller C) till strängen.
Replikation På lagging strand är det mer komplicerat. Det finns inte någon fri OHgrupp dit DNA-polymeras III kan fästa. Först måste därför en RNA-primer fästa (denna ger tillgång till en fri OH-grupp).
Replikation Sedan sker replikationen i små fragment (kallas Okazakifragment) där DNA-polymeras I klipper bort OH-gruppen och DNA-ligas binder samman de små fragmenten.
Resultatet blir två komplementära DNA-molekyler, en till modercellen och en till dottercellen.
Transkription Kopiering från DNA till RNA Hur informationen i DNA (en viss gen) skrivs om till mrna. 1. RNA-polymeras fäster vid specifika startsekvenser. 2. DNA lindas upp. 3. Utifrån den kodande DNA-mallsträngen skapas en mrna-kopia. 4. När hela genen är kopierad släpper RNA-polymeras vid specifika stoppsekvenser.
Transkription Hur informationen i DNA (en viss gen) skrivs om till mrna. 1. RNA-polymeras fäster vid specifika startsekvenser. 2. DNA lindas upp. 3. Utifrån den kodande DNA-mallsträngen skapas en mrna-kopia. 4. När hela genen är kopierad släpper RNApolymeras vid specifika stoppsekvenser.
Introner och exoner Innan mrna går vidare till proteinsyntesen plockas vissa delar bort (nonsens-dna). De delar som plockas bort kallas introner och de delar som finns kvar kallas exoner. Slutresultatet kallas moget mrna.
Translation
Translation
mrna
rrna
t-rna
Den genetiska koden
Proteinsyntes
Proteiner vs. godis
Introner och exoner Innan mrna går vidare till proteinsyntesen plockas vissa delar bort (nonsens-dna). De delar som plockas bort kallas introner och de delar som finns kvar kallas exoner. Slutresultatet kallas moget mrna.
Transkription
Proteintillverkning Informationsöverföring från DNA via mrna till en proteinmolekyl A 4 mrna 1 2 3 DNA-molekyl gen 2 gen 3 gen 1 B 1 2 3 4 DNA-sträng (mall) T C C C T C transkription G G A A G G A G G G A G 1 2 3 4 mrna C C U C U C C kodon D translation 1 2 3 4 protein Pro Ser Ser Asp aminosyror Overheadbild till Spira Cicci Lorentzson, Liber AB och författarna OH 6 OH 7
Aminosyror
Aminosyror
Polypeptid
Protein
Protein
Sickle-cell anemi