1 A nukleinsavkémiai kisszótár: aminoacil-tRNS szintetáz: adott aminosavat a megfelelő tRNS-hez kapcsoló enzim DNS: dezoxiribonukleinsav, DNA <ang.>: olyan nukleotidegységekből felépülő nukleinsavak gyűjtőneve, amelyek dezoxiribóz cukorrészt tartalmaznak. A gének kódolására, és továbbadására szolgálnak. RNS: ribonukleinsav, RNA <ang.>: olyan nukleotid egységekből felépülő nukleinsav, amely cukorrészként ribózt tartalmaz, előfordul minden élő sejtben, valamint egyes vírusokban. Nukleotidok: (= bázis + cukor + foszfát) a nukleozidok foszforsav-észtereinek gyűjtőneve. A bennük szereplő cukorrész (D-ribóz v. 2-dezoxi-D-ribóz) alapján megkülönböztetik a ribonukleotidok és a dezoxiribonukleotidok csoportját. Nukleozidok: (= bázis + cukor) szűkebb értelemben a nukleinsavakban előforduló pirimidin- és purinbázisok N-ribozid, ill. N-2’-dezoxiribozid típusú glikozidjainak gyűjtőneve (citidin, uridin, timidin, adenozin, guanozin). A ~okban a cukorrész mindig furanóz szerekezetű, az N-glikozidos szénatom pedig -konfigurációjú. Nukleinsavak (DNS, RNS): <lat. nucleus ‘mag’>: (= bázis+cukor+foszfát -> polimer) nukleotidokból felépülő óriásmolekulák (biopolimerek), amelyek minden sejtben és a virusokban is megtalálhatók, azoknak esszenciális alkotórészei. ~akat először F. Miescher (1869) különített el a genny fehérvérsejtjeiből. Watson–Crick-modell: a DNS térszerkezetét leíró térszerkezeti modell. A ~ szerint a DNS-molekula kettős hélixét két, ellentétes lefutású (antiparalel) polinukleotid-lánc alkotja. A két láncot a komplementer bázispárok (adenin–timin, guanin–citozin) között létrejött hidrogénkötések tartják össze. A kettőshélix-szerkezetet J. D. Watson és F. Crick javasolta 1953-ban. A ~ szerint a polinukleotid-láncokat helikális szerkezetű cukorfoszfátváz építi fel; a hélix tengelyére merőleges irányban, a hélix belseje felé helyezkednek el a nukleinsavbázisok. A ~ alapján jól magyarázható a genetikai információ megőrzése és átadása. DNS kettős hélix/spirál: → Watson–Crick-modell DNS-replikáció: A DNS mindkét szálának megduplázódása, amely során egy DNS kettős spirálból létrejön kettő, az eredetivel azonos DNS kettős spirál. Transzkripció: Atírás (DNS->RNS) amely során a DNS-függő RNS polimeráz a rendelkezésére álló nukleozid 5’-trifoszfátokból RNS-t hoz létre. Fontosabb lépései: iniciáció, elongáció és termináció. Transzláció: Fehérje bioszintézis (RNS->Fehérje), amely során a riboszóma az RNS alapján, a rendelkezésre 2 álló (és megfelelő aminosavat hordozó) tRNS-ek segítségével megszintetizálja az adott fehérjét. Mutáció: Az eredetihez képesti elváltozás a DNS-ben (más vagy hiányzó nukleotid(ok)) Riboszóma: A fehérjeszintézist = transzlációt végző ribozim, mely 2 rRNS és több fehérjéből áll. Ribozim: sejtszervecske, ribonukleo-protein komplex: egy bizonyos enzimatikus feladatot ellátó (egy bizonyos reakciót katalizáló) RNS. Enzim: Egy bizonyos enzimatikus feladatot ellátó (bizonyos reakciót katalizáló) fehérje. mRNS: hírvivő vagy messenger RNS: „átmeneti” adathordozóként szolgál (DNS -> mRNS -> Fehérje) feladata: a fehérje aminosavsorrendjét a genetikai kód által meghatározó RNS, amely a megfelelő DNS-ről szintetizálódik és a riboszóma „fordítja le” ezt az információt fehérjévé. rRNS: riboszomális RNS: a riboszóma fő alkotóeleme, a katalitikusan aktív része. tRNS: átvivő vagy transzfer RNS: Antikodont és az annak megfelelő aminosavat (ill. kötőhelyét) tartalmazó RNS. Az aminosavakat a riboszómához szállítja, az mRNS-en lévő kodonokat antikodonja segítségével ismeri fel (bázispárosodás elve) aminoacil-tRNS szintetáz: adott aminosavat a megfelelő tRNS-hez kapcsoló enzim genetikai kód: a nukleinsavszekvenciák aminosavszekvenciára „fordítását” meghatározó szabályrendszer, az mRNS 3 bázisa alkot egy kodont, ami egy aminosavat határoz meg oly módon, hogy adott antikodonú tRNS ismeri fel a transzláció során Kodon: Nukleotid-hármas a DNS/RNS-en, mely egy-egy aminosavat kódol Kromoszóma: (a görög chroma=színes és soma=test) egyetlen hosszú DNS, amely számos gént, szabályozó és egyéb szekvenciákat tartalmaz. Kromatin: a kromoszóma anyaga, mely eukarióta sejtekben DNS (rendszerint kettős szálú) és fehérje komplexe. (Festhető, innen a neve.) Antikodon: Nukleotid-hármas a tRNS-en, mely reverz-komplementje a kodonnak (tehát Watson- Crick párosítással illeszkedik a kodonhoz transzláció közben) Gén: Az öröklődő DNS egy fehérjét kódoló része. genetikai kód: a nukleinsavszekvenciák aminosavszekvenciára „fordítását” meghatározó szabályrendszer, ahol az mRNS 3 bázisa alkot egy kodont, amely egy fehérjeépítő aminosavat határoz meg oly módon, hogy azt a transzláció során egy adott antikodonú tRNS felismeri. 3 Genom: A gének összesége (egy egyedben/fajban), pl. a humán (emberi) genom. Exon: Egy gén/mRNS azon része(i), mely(ek) tényleges fehérjeszekvenciát kódól(nak) Intron: Egy gén/mRNS azon része(i), mely(ek) nem kódolnak fehérjeszekvenciát, és az RNS érés során (transzkripció és transzláció között) kivágódnak, pre-mRNS -> m-RNS. Restrikciós endonukleáz: DNS-hasító enzim, mely csak egy meghatározott szekvencia egy meghatározott pontján hasítja a DNS-t. Palindrom szekvencia: DNS szekvencia, mely megegyezik a reverz-komplementjével, pl. AATT, GGATCC, stb. Antiszensz oligonukleotid: A kódoló DNS szálhoz kapcsolódó oligonukleotid, amely speciális szakaszhoz kötődve gátolhatja a DNS átíródását (transzkipciót). PCR: Polimerase-Chain-Reaction: polimeráz-láncreakció, egy eljárás a sejten-kívüli (in vitro) DNS sokszorosítására. (templát DNS + primer + polimeráz + nukleotidok(monomerek) + hőmérsékletváltakozás = sokszorozódás) RNS- polimeráz: egy enzim amely széttekeri a DNS kettős spirált Promoter: a DNS-nek az a része ahova az RNS-polimeráz kötődik és ahol megkezdi a transzkripciót riboszóma: a fehérjeszintézist végző sejtszervecske, egy ribonukleoprotein komplex RNS nukleotidok, mint építőelemek Terminátor: prokarióták azon DNS része ami jezi a transzkripció végét Transzkripciós egység: Az a DNS darab ami RNS-é átíródik. Transzkripcós factorok: az eukarióta sejtek azon fehérjéi amelyek az RNS-polimeráz kötését, illetve a transzkripció megkezdését elősegítik. Transzkripciós Iniciációs Komplex: A transzkripciós faktorok és a promoter régióhoz kapcsolódó RNS-polimeráz II együttese. TATA Box: A DNS promoter része 4 A nukleinsavkémia koronázatlan királyai: Francis Harry James Dewey Maurice Hugh Compton Crick Watson Frederick Wilkins Lord Alexander 1962 Nobel-díj a DNS molekuláris Johannes Friedrich R. Todd szerkezetének felismeréséért Miescher (angol biokémikus) svájci orvos-kémikus 1957 Nobel-díj 1869-ban felfedezi és A nukleotidok és a izolálja a DNS-t. nukleotid koenzimek felfedezéséért Picture 51 Rosalind Franklin 5 Oswald T. Avery (DNS a kromószóma anyaga) A nukleinsavkémia koronázatlan királyai, kémiai és orvosi Nobel-díjak: 1980 Paul Walter Frederick Stanford Moore és William H. Stein Berg Gilbert Sanger amerikai biokémikusok rekombináns-DNS A nukleinsavak 1972 Nobel-díj szekvenálásáért a ribonukleáz aktív centrumának katalitikus aktivitása és kémiai szerkezete közötti kapcsolat feltárásáért Luis Federico Leloir (argentín biokkémikus) 1970 Nobel-díj a cukor nukleotidok felfedezéséért és a Aaron Klug (angol kémikus ) 1982 Nobel-díj szénhidrátok a krisztallográfiai elektronmikroszkóp kifejlesztéséért bioszintézise kapcsán illetve a bilológiai szempontból fontos nukleinsav6 - elért eredményeiért fehérjekomplexek szerkezetfelderítéséért Sir James Gertrude George H. Sidney Altman és Thomas R. Cech W. Black B. Elion Hitchings Amerikai/kanadai és amerikai kémikus 1988 Nobel-díj a purin alapú kemoterápiás gyógyszerek kifejlesztéséért 1989 Nobel-díj az RNS katalitikus tulajdonságainak felfedezéséért. Kary B. Mullis Venkatraman Thomas Ada Yonath Michael Smith Ramakrishnan Steitz 1993 Nobel-díj 2009 Nobel-díj Polimeráz Irányított a riboszóma szerkezetének és 7 láncreakció (PCR) mutagenezis funkciójának tanulmányozásáért Tomas Lindahl, Paul Modrich és Aziz Sancar 2015 Nobel-díj „A DNS-javítás mechanizmusának tanulmányozásáért” 9 Nukleinsavak: 1) A kromoszóma és felépítése 2) DNS- RNS építőelemek: Nukleozidok, nukleotidok, nukleinsavak Nem-RNS és -DNS alkotó purinszármazékok A DNS térszerkezete, a bázispárok 3) DNS nanorendszerek 4) DNS (RNS) reaktivitása: hidrolízise az építőelemek kémiai szintézise kémiai (szilárdfázisú) szintézis enzimatikus szintézis: a replikáció 5) Transzkripció 6) Transzláció 7) DNS analitika: szekvenálás 8) Bioenergetika 10 1) A kromoszóma és felépítése A prokarióták, körülhatárolt sejtmag Az eukarióták olyan élőlények, amelyek valódi nélküli élőlények, tipikusan sejtmaggal (a mag anyagát a citoplazmától egy egysejtűek, ilyenek az archeák és a maghártya választja el) rendelkező sejtekből baktériumok épülnek fel (eu = valódi, karyon = sejtmag). Mind a prokatiota-, mind az eukarióta- sejtekben az információtárolásra a DNS hivatott. Escherichia coli Egy eukarióta sejt genetikai anyagának többsége a 11 baktérium papucsállatka sejtmagban, kromoszómák formájában van tárolva. Egy férfi diploid sejt kariogramja: Fajfüggő az eukarióta sejtek 22*2 testi kromoszóma = 44 kromoszómáinak a száma: 2 nemi kromoszóma: X és Y = 2 rozs 14 Σ= 46 galamb 16 giliszta 36 mezei nyúl 46 ember 46 csimpánz 48 Y kromoszómán csak kutya 78 melyek mutációja férfi meddőséget okozhat, azaz nem öröklődik a baj ponty 104 X kromoszóma kb. pillangó 380 fontosak az intellektus fejlődésében, páfrány 1200 mutációjuk mentális betegségek soráért lehet felelős A szexuális úton szaporodó fajok mind 1) diploid (két kromoszómakészlet; 44+2) vagy poliploid (több készlet; triploid – magnélküli