Aleksandra Stachnik Temat



Pobieranie 18.18 Kb.
Data08.05.2016
Rozmiar18.18 Kb.
Aleksandra Stachnik

Temat: Replikacja DNA.

Cele lekcji:

Wiadomości



  • zrozumienie pojęcia replikacja konserwatywna, semikonserwatywna, miejsce inicjacji(origin), widełki replikacyjne, fragmenty Okazaki

  • poznanie roli enzymów biorących udział w replikacji: helikazy, topoizomerazy, prymazy polimerazy DNA, nukleazy, ligazy, telomerazy

  • zapoznanie z przebiegiem procesu replikacji

Umiejętności:

  • analiza schematu replikacji semikonserwatywnej i konsserwatywnej

  • analiza schematów przebiegu replikacji

  • schematyczne rysowanie komplementarnej nici powstałej w wyniku replikacji

Postawy i przekonania:

  • uświadomienie współdziałania różnych czynników w procesie replikacji

Metody nauczania: podająca, praca z podręcznikiem, wykład, praca z tekstem

Środki dydaktyczne: podręcznik, schematy

Formy organizacji pracy na lekcji: zbiorowa, indywidualna

Strategia nauczania: asocjacyjna

Typ lekcji: poświęcona opracowaniu nowego materiału

Plan lekcji:

  1. Część wstępna: sprawdzenie obecności (3 min.)

  2. Uświadomienie celu lekcji, przypomnienie wiadomości z ostatniej lekcji (5 min)

  3. Opracowanie nowego tematu (32 min)

  4. Utrwalenie i systematyzowanie wiadomości (5 min)

Tok lekcji:

DNA został powszechnie uznany za materiał genetyczny dopiero po opublikowaniu przez Jamesa Watsona i Francisa Cricka pracy, w której zaproponowali oni model budowy cząsteczki DNA, wyjaśniający w błyskotliwy sposób podstawowe problemy dotyczące dziedziczności.

DNA zbudowany jest z dwóch oplecionych wokół siebie nici polinukleotydowych, które tworzą podwójny heliks. Jednostkami tworzącymi DNA są nukleotydy, składające się z cukru pentozy + deoksyrybozy, grupy fosforanowej i zasady azotowej. Zasady występujące w DNA to: puryny + adenina (A) i guanina (G) + oraz pirymidyny + tymina (T) i cytozyna (C). Połączone wiązaniami kowalencyjnymi nukleotydy zawierają reszty fosforanowe i cząsteczki cukru, występujące na przemian, tworzące szkielet cząsteczki DNA.

W dwuniciowym DNA pomiędzy adeniną i tymina oraz pomiędzy guaniną i cytozyną tworzą się wiązania wodorowe. Sposób połączenia adeniny z tyminą i guaniny z cytozyną za pomocą wiązań wodorowych wygląda następująco: adeninę z tyminą łączą dwa wiązania wodorowe, a guaninę z cytozyną + trzy. Powstawanie specyficznych par A+T i G+C doskonale tłumaczy regułę Chargaffa. Liczba cząsteczek cytozyny musi być równa liczbie cząsteczek guaniny, ponieważ każdej cząsteczce cytozyny w jednej nici odpowiada cząsteczka guaniny w drugiej nici. Analogicznie, każdej cząsteczce adeniny w jednej nici odpowiada cząsteczka tyminy w nici drugiej. Sekwencje zasad w obu niciach są zatem elementarne (uzupełniają się nawzajem), ale nie identyczne. Mówiąc inaczej, sekwencja nukleotydów w jednej nici DNA wymusza komplementarną sekwencję nukleotydów w drugiej nici. Na przykład, jeśli kolejność nukleotydów w jednej nici jest:

3' AGCTAC 5'

to druga nić musi mieć komplementarną sekwencję:

5' TCGATG 3'

DNA jest magazynem informacji genetycznej, który jest powielany w procesie replikacji. Replikacja zachodzi w jądrze komórkowym. Replikacja DNA jest semikonserwatywna: każda dwuniciowa cząsteczka DNA zawiera nić starą oraz nowo zsyntetyzowaną.



zgodnie z konserwatywnym mechanizmem replikacji obie nici rodzicielskiego DNA pozostawałyby stale razem, a nici potomne tworzyłyby nowy podwójny heliks. Udowodnienie tezy, że replikacja przebiega zgodnie z mechanizmem semikonserwatywnym, wymagało znalezienia sposobu na rozróżnienie nici starej od nowoutworzonej. Stało się to możliwe dzięki zastosowaniu do znakowania nici DNA "ciężkiego" izotopu azotu 15N (w przyrodzie powszechnie występuje azot 14N).



Replikacja DNA rozpoczyna się w specyficznym miejscu cząsteczek DNA, zwanym miejscem inicjacji replikacji( ang. Origin), i przebiega jednocześnie na obu niciach w obszarze noszącym nazwę widełek replikacyjnych. Podczas replikacji dwuniciowy DNA musi zostać rozpleciony. Rozplatanie dokonuje się przy udziale enzymu zwanego helikazą DNA, która przesuwając się wzdłuż podwójnego heliksu ułatwia rozkręcanie obu nici(postają widełki replikacyjne) Gdy nici są już rozdzielone, przyłączają się do nich białka destabilizujące heliks, zapobiegające jego odtwarzaniu się, zanim nie nastąpi skopiowanie obu nici. Ponieważ cząsteczki DNA są bardzo długie i cienkie, tworzące się podczas ich rozplatania napięcia muszą zostać w jakiś sposób zlikwidowane. Dokonują tego specyficzne enzymy zwane topoizomerazami, które przecinają cząsteczkę DNA w miejscu naprężenia. Do rozpoczęcia syntezy DNA potrzebny jest odcinek RNA-starter (złożony zwykle z około pięciu nukleotydów), lub na wzór nazwy angielskiej primer, syntetyzowanego przez białkowy kompleks zwany primosomem, w którym enzymem jest prymaza. Reakcję łączenia nukleotydów w łańcuch polinukleotydowy katalizują enzymy zwane polimerazami DNA. Wydłużanie się (elongacja) nowej nici polinukleotydowej polega na dołączaniu kolejnych jednostek nukleotydowych do węgla w pozycji 3' cząsteczki cukru występującego na końcu nici, dlatego nowa nić powstaje zawsze w kierunku od 5' do 3'. Starterowy RNA jest polimerem rybonukleotydów, czyli kwasem rybonukleinowym, który łączy się z jednoniciową matrycą DNA, zgodnie z regułą komplementarności zasad, w miejscu, w którym rozpoczyna się proces replikacji. Polimeraza DNA może teraz dobudowywać nowe podjednostki nukleotydowe do końca 3' starterowego RNA, który zostanie wkrótce wycięty i rozłożony, a jego miejsce wypełni fragment DNA. Replikacja jednej nici przebiega w sposób ciągły, replikacja drugiej odbywa się fragmentami Poważną przeszkodę w zrozumieniu mechanizmu replikacji stanowił fakt, że komplementarne nici DNA ułożone są w przeciwnych kierunkach. W związku z tym, że synteza przebiega wyłącznie w kierunku od 5' do 3' (co oznacza, że odczytywanie matrycy odbywa się w kierunku od 3' do 5'), kopiowanie każdej z nici musiałoby się zaczynać na przeciwnych końcach podwójnego heliksu. Tak się jednak nie dzieje. Wydłużanie jednej z powstających nici odbywa się zgodnie z ruchem widełek replikacyjnych, przebiega zatem w sposób ciągły. Nić tę określa się mianem nici prowadzącej. Synteza drugiej nici przebiega w kierunku przeciwnym do ruchu widełek replikacyjnych. Powstaje ona w postaci krótkich (zawierających od 100 do 1000 nukleotydów) fragmentów Okazaki, Nić ta nosi nazwę nici opóźnionej. Syntezę każdego fragmentu Okazaki inicjuje odrębny starterowy RNA; synteza ta przebiega w kierunku końca 5' poprzednio utworzonego fragmentu.

Ostatecznie fragmenty zostają spojone przez ligazę DNA. U Eukariontów na zakończeniach DNA znajdują się tzw. telomery(wielokrotnie powtórzone krótkie sekwencje kilku nukleotydów). Usuwanie starterów powoduje skracanie telomerów. Zapobieganiem tego zjawiska zajmuje się enzym telomeraza, który wydłuża końce chromosomów.

W komórkach prokariotycznych inicjacja replikacji następuje zazwyczaj w jednym punkcie kolistego chromosomu, w związku z czym dwie pary widełek replikacyjnych przesuwają się wokół kolistej cząsteczki DNA i w końcu spotykają po przeciwnej stronie koła, gdzie następuje zakończenie procesu syntezy. Chromosom eukariotyczny utworzony jest z jednej bardzo długiej cząsteczki DNA, której replikację przyspiesza inicjowanie syntezy nowych nici jednocześnie w wielu miejscach. W każdych widełkach replikacyjnych synteza przebiega aż do momentu zetknięcia się z widełkami przesuwającymi się w przeciwnym kierunku.

Nauczyciel poleca przeczytać fragment tekstu z podręcznika i na jego podstawie odpowiedzieć na pytanie: Jakie znaczenie ma proces replikacji?

Nauczyciel podaje notatkę:

Enzym helikaza rozplątuje helisę DNA w miejscach inicjacji replikacji (origin) wskutek czego powstaja widełki replikacyjne.

Do rozpoczęcia replikacji konieczne są krótkie odcinki RNA tzw. startery (primery). Do końca 3’ starteru enzym polimeraza DNA wstawia komplementarne nowe nukleotydy. Polimeraza wydłuża nową nić w kierunku od 5’ do 3’. Z tego powodu jedna z nici jest syntezowana w sposób ciągły (nić wiodąca), druga (nić opóźniona) fragmentami (tzw. fragmenty Okazaki).

Startery(jeden na nici ciągłej i wiele na nici opóźnionej) są usuwane przez nukleazy, brakujące nukleotydy są uzupełniane przez polimerazę, natomiast fragmenty Okazaki łączone są przez ligazy. Telomeraza zapobiega skracaniu telomerów. Po dobudowaniu nukleotydów dochodzi do odtwarzania struktury przestrzennej dwuniciowej helisy.



Podsumowanie:

Co to jest replikacja?



Co znaczy czy replikacja jest semikonserwatywna?

Jakie enzymy biorą udział w replikacji?
: local--files
local--files -> Władysław Tatarkiewicz Historia filozofii
local--files -> Clarissimum yirum
local--files -> Tytuł strony: Stronka o tramwajach Nagłówek 1: Parę słów o tramwajach
local--files -> Przełożył Bogdan Banasiak Tytuł oryginału
local--files -> Streszczenie „Prolegomen…” Immanuela Kanta Wstęp Główny problem „Prolegomen”
local--files -> Fizykę, która bada przyrodę, i na etykę, która bada wolność, a raczej zasady wolnych ludzkich czynów. Filozofię czystą dzielimy na logikę
local--files -> Max Horkheimer, Teodor W. Adorno, Dialektyka oświecenia, przeł. M. Łukasiewicz, Warszawa 1994, ss19-59
local--files -> Wstaw czasowniki we właściwej formie
local--files -> Streszczenie tekstu Jacka Wojtysiaka „Kategorie. Przegląd stanowisk i zagadnień”




©absta.pl 2019
wyślij wiadomość

    Strona główna