2. Genom
• Genom je skup naslednih informacija
sadržanih u jednoj garnituri hromozoma
• Genomika otkriva redosled nukleotida
(primarnu strukturu) genoma, npr. :
1) pekarskog kvasca (1996.)
2) valjkastog crva (1998.)
3) voćne mušice (2000.)
4) čoveka (prva gruba verzija 2001.)
3. Genom
• Veličina genoma nije uvek proporcionalna
stepenu složenosti organizama!
• Genom čoveka je 200 puta veći od
genoma pekarskog kvasca i 200 puta
manji od genoma amebe !
• Genom čoveka sadrži 3,2 milijarde
(parova) nukleotida.
4. Genom
• Genom eukariotskih ćelija sadrži :
1) mnogostruko ponovljene nizove
nukleotida - ponovljeni su hiljadama ili
milionima puta a ne prevode se u strukturu
proteina (u većini slučajeva) !
2) nizove nukleotida u samo jednoj ili
nekoliko kopija - jedinstveni nizovi
• Mnogostruko ponovljeni nizovi nukleotida
neopravdano se zovu “smeće DNK”.
• Kod čoveka, ponovljeni nizovi nukleotida čine
oko 55% genoma!
5. Genom
• Kategorije ponovljenih nizova nukleotida :
1) sateliti – kratki nizovi, ponavljaju se uzastopno
do nekoliko miliona puta, nikada se ne prepisuju,
učestvuju u sparivanju homologih hromozoma i
održanju strukture hromozoma
2) intermedijarne DNK – kraći ili duži ponovljeni
nizovi rasuti po celom genomu. Dele se na :
a) familije gena
b) uzastopno ponovljeni geni
c) pokretni genetički elementi - “skoči-geni”
6. Genom
• Većina nizova koji se ne ponavljaju
(jedinstveni nizovi) se ne prevodi
u strukturu proteina!
• Kod čoveka manje od 3% genoma
se prevodi u proteine, a uloga
preostalih 97% još nije poznata !
7. Šta je gen?
• Gen je deo DNK koji se prepisuje ili
u iRNK za jedan polipeptidni lanac,
ili u molekul rRNK ili tRNK
• Geni su diskontinuirani, odnosno imaju
mozaičnu ili modularnu strukturu pošto
većina njih sadrži introne
• Kod prokariota nema ponovljenih nizova
nukleotida niti introna
8. Šta je gen?
• Sa porastom složenosti organizama tokom
evolucije povećava se broj gena sa intronima i
broj introna po jednom genu
• a) u genomu pekarskog kvasca samo 4% gena
sadrže introne i to jedan intron po genu
• b) u genomu čoveka većina gena ima
modularnu strukturu, introna ima mnogo, a
egzoni čine samo nekoliko procenata dužine
gena
10. Šta je gen?
• U genomu čoveka najduži gen kodira
mišićni protein distrofin od 3685
aminokiselina. Taj gen je dugačak 2,4
miliona nukleotida i sadrži 79 introna
dužine po 30 000 nukleotida što znači da
egzoni zauzimaju manje od 1%
gena !
11. Šta je gen
• Modularna priroda gena ima izuzetan značaj
za evoluciju kao jedan od načina
nastajanja novih proteina!
• Svega 1500-2000 egzona, kombinovani
na različite načine, mogu da obezbede
sintezu svih 100 000 vrsta proteina
koliko ih ukupno ima u biljnom i
životinjskom svetu !
12. Šta je gen?
• Ne vredi više princip po kome jedan gen
odredjuje sintezu jednog polipeptidnog lanca
(“jedan gen – jedan polipeptid”) jer jedan
isti egzon može da se prevede u
delove različitih polipeptida!
• “Geni koji se preklapaju”
• OBRNUTI ODNOS : “Jedan polipeptid –
jedan gen” (jedan gen je skup svih nizova
nukleotida u DNK koji su odgovorni za
sintezu jednog polipeptidnog lanca)
14. Regulacija genske aktivnosti
kod eukariota
• AKTIVNOST GENA ili Ekspresija
gena – sinteza funkcionalnog
proteinskog proizvoda nekog gena
• Na ekspresiju gena (odn. na sintezu
proteina) utiču :
1) regulatorni mehanizmi
2) faktori unutrašnje sredine
3) faktori spoljašnje sredine
15. Regulacija sinteze proteina
• Vrši se na svim nivoima prenosa
genetičke informacije od DNK do
proteina :
1) Promena strukture hromatina
(pretranskripcioni nivo kontrole sinteze
proteina)
- najznačajniji su enzimi koji
katalizuju hemijske modifikacije
histona
16. Regulacija sinteze proteina
2) KONTROLA TRANSKRIPCIJE
- vezivanje transkripcionih faktora
(=regulatorni proteini) za promotore i
pojačivače / utišivače (regulatorni nizovi
nukleotida)
- glavna regulacija se odvija na
nivou transkripcije, a regulacije posle
transkripcije imaju ulogu finog podešavanje
koncentracije funkcionalnog proteina u ćeliji!
17. Regulacija sinteze proteina
• Specifični transkripcioni faktori koji su
prisutni samo u nekim tkivima omogućuju
da se transkribuju geni:
- samo u nekim tkivima
- samo u pojedinim fazama razvića
- samo u odredjenim fiziološkim stanjima
18. Regulacija sinteze proteina
3) Posttranslaciona kontrola
- novosintetisani polipeptid mora da pretrpi
modifikaciju kojom se prevodi u biološki
aktivan oblik:
a) ograničena proteoliza (himotripsinogen i
tripsinogen)
b) obrada poliproteina
c) kovalentne modifikacije aminokiselina u
sastavu proteina (fosforilacija, acetilacija,
glikozilacija itd.)
19. Kontrola ekspresije gena kod prokariota
• Najviše na nivou transkripcije!
Elementi koji kontrolišu njihovu ekspresiju
Geni koji kodiraju funkcionalno povezane
enzime se nalaze jedan do drugog, imaju
zajednički promotor i čine jednu ekspresionu
jedinicu (od njih nastaje policistronska iRNK)
OPERON
20. • U okviru promotora nalazi se operator, mesto za koje se vezuju
regulatorni proteini koji mogu biti aktivatori ili represori, i koji
onda aktiviraju ili inhibiraju transkripciju datog operona
Primer:
negativna kontrola Lac
operona
Laktozni operon: tri gena čiji produkti učestvuju u
razgradnji laktoze
21. Nema laktoze,
represor vezan za
operator =>
nema
transkripcije
Ima laktoze,
represor se
vezuje za laktozu
=> teče
transkripcija
