1. DNR sintezė

2. DNR replikacija
• DNR sintetinama pusiau konservatyviu būdu, t.y. kiekviena
DNR grandinė yra matrica naujai grandinei sintetinti, o
kiekviena naujai sintetinta DNR molekulė turi vieną seną
(konservatyviąją) motininę grandinę
• Kad galima būtų sintetinti DNR, pradžioje dviguboji DNR
spiralė nors vienoje vietoje turi būti išvyniota, nes DNR
polimerazės kaip matricą gali naudoti tik viengubąją DNR
grandinę.

3. DNR replikacija
Sintezė visada vyksta 5’ →3’ kryptimi.
Dvi motininės DNR grandinės yra
susisukusios į spiralę; jos yra
antilygiagrečios. Replikacios
(dvigubėjimo) metu šios DNR grandinės
yra skrtingai sintetinamos.
Pirmoji DNR grandinė arba pirmaujančioji
yra sintetinama ištisai, tolygiai, o antroji
arba vėluojančioji yra sintetinama
oligonukleotidiniais “gabaliukais”, kurie
vadinami Okazaki fragmentais. Šie DNR
“gabaliukai” vėliau sujungiami į ištisinę
DNR grandinę.
Taip DNR replikacija vyksta eukariotuose ir
prokariotuose

5. DNR DVIGUBĖJIMO EIGA
• DNR sintetinantys fermentai
vadinami DNR polimerazėmis. Jie
sugeba sintetinti DNR grandinę tik
turėdami pavyzdį - viengubą DNR
grandinę. DNR polimerazės slenka
ta DNR grandine ir prie jos pagal
komplementarumo principą
montuoja naują grandinę.
• Nukleotidai į grandinę sujungiami
dviem jungtimis:
- Vandeniline jungtimi jie prisijungia
prie senosios DNR molekulės,
- Kovalentine jungtimi prie anksčiau
prijungto nukleotido -OH grupės.

6. DNR
DVIGUBĖJIMO
EIGA
Nauji nukleotidai
prijungiami naujosios DNR
grandinės 3' gale, taigi,
DNR grandinė ilgėja 5‘3'
kryptimi.
Naujos DNR sintezei reikia
DNR grandinės (matricos)
su -OH grupe
nukleorūgšties 3' gale ir
dezoksiribonukleozidtrifosf
atų (ATP, CTP, GTP, TTP).

7. DNR sintezės eiga
1. Išvyniojama superspiralizuota DNR. Tai daro fermentai, vadinami
topoizomerazėmis. Vienos topoizomerazės DNR superspiralizuoja, o kitos
superspirales išvynioja. Pvz., E. coli turi topoizomerazę girazę.
2. Specialūs fermentai helikazės išvynioja dvigubą spiralę ir nutraukia vandenilines
jungtis, sukabinančias DNR viengubas grandines.
Išvyniojimui reikalinga energija gaunama iš ATP. Dvigubėjimo vietoje susidaro dvi
replikacinės šakutės - DNR grandinės taškai, kuriuose dviguba grandinė jau išvyta ir
pereina į dvi viengubas grandines.
Sintetinant DNR replikacinės šakutės slenka išilgai molekulės - išvynioja vis naujas
DNR molekulės atkarpas, ant kurių sintetinama naujoji DNR.

8. DNR sintezės eiga
3. Išvyniojimo vietoje susintetinama
trumpa RNR grandinės atkarpa -
praimeris. DNR sintezė prasideda
RNR sinteze. Pradžioje dirba nuo
DNR-priklausoma-RNR-polimerazė,
kuri pagal DNR nukleotidus pagamina
RNR grandinės atkarpą (10-60
nukleotidų ilgio) ir atsijungia.
Prie RNR atkarpos toliau sintetinama
DNR grandinė.
DNR-priklausoma-DNR-polimerazė
negali pradėti DNR sintezės, o tik
tęsti ją, prijungdama prie 3'-OH
grupės vis naujus nukleotidus. Todėl
ji prie RNR atkarpos 3'-OH galo
prijungia dezoksiribonukleotidą ir
toliau sintetina DNR.

9. DNR sintezės eiga
4. Išpynimo vietoje susidariusios dvi
replikacinės šakutės slenka į priešingas
puses, ir DNR molekulė dvigubėja išsyk
abiem kryptimis ant abiejų DNR
grandinės pusių. Kiekvienos šakutės
vietoje sintetinamos dvi DNR grandinės
atkarpos.
5. Dviguba DNR molekulės grandinė yra
antilygiagreti - replikacinė šakutė vienos
grandinės požiūriu slenka 5'→3' kryptimi,
o kitos požiūriu - 3'→5' kryptimi. Tuo
tarpu DNR polimerazės sintetina
slinkdama vienguba DNR grandine tik
5'→3' kryptimi. Todėl DNR sintezė greita
ant grandinės, kur sutampa polimerazės
ir šakutės slinkimo kryptys. Čia
sintetinama pirmaujanti grandinė.
6. Ant kitos grandinės sintezė
atsilieka (čia sintetinamosios
vėluojančios grandinės): čia
DNR sintetinama atkarpomis
kryptimi, priešinga
replikacinės šakutės krypčiai.
Vėliau atkarpas susiuva į
vieną grandinę. Prokariotų
atkarpos yra apie 1000
nukleotidų ilgumo, o
eukariotų - 100-200
nukleotidų ilgumo.

11. DNR sintezės eiga
Specialus fermentas DNR polimerzė I nuardo RNR atkarpas ir vietoj jų susintetina DNR
atkarpas.
Ištuštintose vietose susintetintos DNR atkarpos nesujungtos su anksčiau pagamintomis DNR
atkarpomis, jos tik vandenilinėmis jungtimis siejasi su senąja DNR grandine.
Dar vienas fermentas DNR ligazė susiuva visas DNR atkarpas į vientisą grandinę.
Fermentai naujai pagamintą DNR vėl superspiralizuoja.
Prokariotų ląstelėse dvigubėjimas prasideda viename DNR grandinės taške. Jis gana greitas:
bakterijos E. coli DNR dvigubėjimo greitis yra 1700 nukleotidų porų per sekundę, todėl visa E.
coli DNR nukopijuojama maždaug per 40 min.
Eukariotinių ląstelių replikacija gerokai lėtesnė - maždaug 50 nukleotidų porų per sekundę.
Tačiau dvigubėjimas prasideda vienu metu keliuose DNR molekulės taškuose.

12. RNR biosintezė - transkripcija
• Transkripcija yra procesas, kurio metu nuo DNR
“kopijuojama” RNR.
• Geno- DNR nukleotidų seka kopijuojama (lot. k.
transcriptio –perrašymas) į RNR seką , t.y.
sintetinama RNR grandinė.
• Ši RNR grandinė yra komplementari vienai DNR
grandinei, vadinamai matricine grandine. Tokiu būdu
susintetinta RNR yra atitikmuo antrai, koduojančiai
DNR grandinei.

14. RNR biosintezė - transkripcija
• Susintetinta RNR molekulė, nuo promotoriaus iki
terminacijos vietos yra vadinama transkripcijos
vienetu.
• Transkripcijos vienete gali būti vienas ar keli genai.
• DNR grandinė, kuri yra kopijuojama transkripcijos
metu (transkribuojama), vadinama matricine
grandine, II-oji DNR grandinė yra vadinama
nematricine (koduojančiaja) grandine.
• Jos nukleotidų seka yra tokia pati kaip RNR
transkripto, išskyrus tai, kad vietoje timino (T) yra
uracilas (U).

15. DNR grandinės
• Koduojančioji (nematricinė) DNR grandinė
5'-TGGAATTGTGAGCGGATAACAATTTCACACAGGAAACAGCTATGA-3 '
• Nekoduoduojančioji (matricinė) DNR grandinė
3'-ACCTTAACACTCGCCTATTGTTAAAGTGTGTCCTTTGTCGATACT-5'
• RNR transkriptas
5'-UGGAAUUGUGAGCGGAUAACAAUUUCACACAGGAAACAGCUAUGA-3'

16. DNR genetinės informacijos perkėlimas mRNR-transkripto
forma ir perdavimas dalyvaujant ribosomoms
3/
5/
DNR
5/
mRNR
3/
5/
3/
Baltymo biosintezė ant mRNR matricos
Ribosoma
Baltymo molekulė,
pasibaigus sintezei
3/
5/

17. Genetinis kodas
• Susintetinta ir subrendusi iRNR molekulė turi nuo DNR nukopijuotą
informaciją apie baltymo aminorūgščių seką.
• Ši iRNR molekulė tarnauja matrica jungiant aminorūgštis į polipeptidinę
grandinę transliacijos metu. RNR nukleotidų seka apsprendžia baltymo
savybes. Tokiu būdu, informacija, “užrašyta” iRNR nukleotidų sekoje
paverčiama į informaciją “užrašytą” aminorūgščių seka.
• iRNR molekulėje yra keturi skirtinga seka išsidėstę, sujungti
fosfodiesteriniais ryšiais ribonukleotidai, kurių heterociklinės bazės yra:
Ade, Gua, Cyt, ir Ura.
• Transliacijos metu keturių RNR nukleotidų seka turi būti perrašoma -
transliuojama į dvidešimt skirtingų aminorūgščių seką.
• Transliacijos metu informacijos perrašymas vyksta pagal taisykles, žinomas
kaip genetinis kodas.
• Genetinį kodą išaiškino 1961 m. M. Nirenberg ir H. Matthei.
• Informacija, esanti iRNRnukleotidų sekoje ribosomoje yra skaitoma
nuosekliai po tris nukleotidus. Trijų nukleotidų seka (AUC, AUU ir t.t.)
apsprendžia tam tikros aminorūgšties įjungimą į sintetinamo baltymo
polipeptidinę grandinę.

18. Visi RNR tipai tiesiogiai dalyvauja baltymo
biosintezėje.

19. Baltymų biosintezė vyksta ribosomose
• Mažasis ribosomos subvienetas atlieka
dekodavimo funkciją, tai yra užtikrina
sąveiką tarp iRNR molekulės kodonų ir tRNR
antikodonų. Tai atsakinga funkcija, nes nuo to
priklauso peptidinės grandinės sintezės
tikslumas.
• Didysis ribosomos subvienetas, pasižymi
pagrindiniu kataliziniu peptidinio ryšio
sudarymo aktyvumu. Didžiajame subvienete
yra daug baltymų, vadinamų transliacijos
veiksniais (transliacijos faktoriais), kurie labai
svarbūs skirtinguose baltymo polipeptidinės
grandinės sintezės etapuose.
• Informacinė RNR išsidėsto
ribosomoje tarp mažojo ir didžiojo
subvienetų. Ribosomos laiko iRNR ir
sintetinamą polipeptidinę grandinę.

21. Baltymų biosintezės iniciacija (pradėtis)
• Inicijacijos metu prie mažojo ribosomos subvieneto
prisijungia iRNR ir pirmoji aminoacil-tRNR, kuri
atpažįsta iniciacijos kodoną, esantį iRNR.
• Iniciacijos kodonas (AUG) yra tarp 30-ies iRNR
nukleotidų, kuriuos uždengia mažasis ribosomos
subvienetas.
• Tada prie iRNR, tRNR ir mažojo ribosomos subvieneto
prisijungia didysis ribosomos subvienetas ir ribosoma
pasiruošusi elongacijos etapui- polipeptidinės
grandinės sintezei.

22. Baltymų biosintezės iniciacija
• Dažniausiai baltymus kodojančių iRNR pirmasis
trinukleotidinis iniciacijos kodonas yra AUG,
koduojantis aminorūgštį metioniną.
• Trijų nukleotidų seka AUG nėra pirmieji iRNR
nukleotidai. Šis kodonas gali būti išsidėstęs bet
kurioje iRNR molekulės vietoje.
• AUG kodonus atpažįsta iniciatorinė aminoacil-tRNR,
pernešanti aminorūgštį metioniną.

23. Aminoacilinimo reakcija
O
H
CR C
NH
3
O+
H O
H
CR C
NH
3
O+
AMP
O
H
CR C
NH
3
O+
AMP O
H
CR C
NH
3
O+
tRNR
ATP PPi
(a)
(b)
Aminoacil-tRNR-
sintetazė
Aminorūgštis Aminoaciladenilatas
Aminoaciladenilatas Aminoacil-tRNR

24. Baltymų biosintezės iniciacija
Ribosomos funkciniai saitai:
• P saitas – peptidilinis, jame yra tRNR molekulė, prie kurios
yra prijungta auganti peptidinė grandinė.
• A saitas – aminoacilinis, jame yra kita aminoacilinta tRNR
molekulė.
• E saitas - tRNR molekulė, atidavusi aminorūgštį patenka į
ribosomos E saitą ir per jį palieka ribosomą. Nustatyta, kad E
saite tRNRmolekulės sąveika su iRNR yra žymiai silpnesnė,
negu ši sąveika yra A ir P vietose. Dėl silpnos sąveikos tRNR
molekulės atsipalaiduoja ir palieka ribosomą.

25. Elongacija, baltymo polipeptidinės grandinės
biosintezė
• Elongacijos metu vyksta visų peptidinių ryšių nuo
pirmo iki paskutinio sintezė.
• Ribosoma yra prijungusi iRNR, ir transliuoja iRNR
seką į aminorūgščių seką.Ciklo metu tik dvi tRNR
molekulės vienu metu yra susijusios su iRNR ir
ribosoma.
• Baltymai yra sintetinami pradedant nuo N-galo → C
galo.
• iRNR seka “skaitoma” 5'→3' kryptimi.

27. Transliacijos terminacija (baigtis)
• Peptidinės grandinės sintezė vyksta tol, kol ribosoma
nepasiekia terminacijos – Stop kodoną iRNR sekoje- UGA,
UAG, arba UAA.
• Šie kodonai neturi tRNR, kuri atneštų aminorūgštį, ir turėtų
atitinkamą antikodoną.
• Šiuos kodonus atpažįsta ir prie jų prisijungia terminacijos arba
atpalaidavimo veiksniai, RF (angl. release factors).
• Veikiant atpalaidavimo veiksniams, ribosoma disocijuoja,
atsipalaiduoja susintetintas peptidas.

28. Žmogaus ląstelėse yra 46 chromosomos.
Norint, kad visos chromosomos ir jose esanti
DNR tilptų ląstelės branduolyje, ji turi labai
susisukti ir susilankstyti.
Chromosoma- tai sudėtingas nukleoproteinas,
sudarytas iš DNR, bazinių baltymų histonų,
nehistoninių baltymų ir RNR.
Chromatinas yra DNR ir baltymo kompleksas,
interfazės metu, tarp dviejų ląstelės
dalijimųsi, atsitiktinai pasiskirstęs
branduolyje. Chromatino baltymai yra
dviejų rūšių - histonai ir nehistoniniai
baltymai.
Chromatino struktūra panaši į karolius. Tokios
nukleoproteino globulės, išsidėsčiusios
chromatine, vadinamos nukleosomomis.