Legile ereditatii si caracterul ereditar - genetica - transmiterea caracterelor cantitative

Semestrul I

Caracter ereditar - orice trasatura anatomo-morfofiziologica biochimica sau de comportament care manifesta tendinta de a se transmite de la parinti la descendenti de a lungul generatiilor

Caracter neereditar - o trasatura care se manifesta la un moment dat la un individ in anumite conditii si care dispare atunci cand aceste conditii nu mai actioneaza

Caracterele genetice nu se transmit direct ci prin intermediul factorilor ereditari, factorii ereditari ai lui Mendel de natura corpusculara localizati in nucleu = gena.

2. Legile ereditatii

a. Legea uniformizarii hibrizilor din prima generatie. La incrucisarea dintre varietati ce se deosebesc printr-o singura pereche de caractere la prima generatie (F1) rezulta in prima generatie plantele la care se manifesta caracterele unuia dintre genitori. Aceasta lege este aplicabila daca la incrucisare participa organisme pure gen care se deosebesc prin mai multe perechi de caractere ereditare contrastante.

b. Legea segregarii caracterelor ereditare in raport 3D:1r . Prin autopolenizare plantele hibride din generatia F1 cu boabe netede rezulta in F2 o segregarea a caracterelor de 3:1 neted: zbarcit.

Dominant = caracter care se manifesta la toate plantelor din prima generatie.

Recesiv = nu apare la plantele din F1

Factorul ereditar dominant se exprima fenotipic in toate situatiile in care el exista

Factorul ereditar recesiv nu se poate exprima decat daca intra singur in alcatuirea perechii de factori ereditari.

c. Legea disjunctiilor independente a perechilor de caractere. Fiecare pereche de caractere (factori ereditari) segrega independent fata de toate celelalte perechi de caractere.

3.Hibridarea = orice incrucisare dintre 2 organisme care se deosebesc prin 1-n perechi de caractere

- Monohibridare = incrucisarea intre organisme ce se deosebesc printr-o singura pereche de caractere

- Dihibridare = incrucisare prin 2 perechi de caractere; polihibridare = prin n perechi de caractere.

- Hibridul (impur sau heterozigot) = rezultatul unei hibridari, intre 2 genitori diferiti d.p.d.v al structurii genetice si al aspectului exterior.

- Segregare (disjunctie sau dezbinare)= aparitia in F2 din plante hibride din F1 cu bob neted, atat a plantelor cu bob neted cat si cu bob zbarcit (la mazare), in raport de 3 dominant la 1 recesiv

- Genotipul = totalitatea factorilor ereditari (genelor) din constitutia genetica a organismului

- Fenotip = totalitatea caracterelor morfologice, fizice., biochimice si de comportament care apar ca rezultat al interactiunii genotipului cu mediul

- Genom = totalitatea genelor din structura genetica a unui organism pentru toate caracterele

- Genofond = tot genelor existente in genomul tuturor indivizilor care alcatuiesc o specie.

Legea puritatii gametilor : gameti = puri d.p.d.v. genetic, la formarea lor in timpul meiozei, factorii ereditari din pereche se separa in gameti, astfel fiecare gamet primeste doar 1 din cei 2 factori.

- org. pure = homozigote = nu segrega in descendenta, ele dand nastere prin autopolenizare la organisme de acelasi fel.

- org. Impure = hibride (heterozigote) = segrega in descendenta => organisme asemanatoare lor cat si org. dif.

5. Semidominanta (dominanta incompleta)= fenomenul de interactiune alelica, care face ca formele heterozigote sa prezinte un fenotip intermediar intre formele homozigote parentale

-ex: Mirabilis jalapa = incrucisarea de plante homozigote cu flori rosii si plante homozigote cu flori albe, in F1= plante hibride cu flori roz; din incrucisarea plantelor hibride din F1, a rezultat in F2 o segregare in raport de 25:50:25 ( rosii : roz :alb)

6. Codominanta = interactiunea dintre gene alele care det.ca la indivizii heterozigoti sa apara un fenotip nou fata de al genitorilor homozigoti ; de ex: grupele sanguine de la om = 3 alele LA; LB si 1, plasate in acelasi locus, intervin in determinarea celor 4 grupe sanguine din sistemul ABO. alelele LA si LB sunt dominante fata de alela 1 dar una fata de cealalta nu este nici dominanta si nici recesiva = codominante pt.ca din interactiunea lor => un nou fenotip = grupe sanguine AB

7. Supradominanta - cand indivizii heterozigoti din F1 depasesc in productivitate, fertilitate, variabilitate etc, atat genitorii homozigoti dominanti cat si pe cei recesivi (AA<Aa>aa)

-ex: la Drosophila, gena care determina culoarea rosie caramizie a ochilor este dominanta (w+), iar cea care determina culoarea alba= recesiva (w).; la heterozigoti (w+,w)= o crestere notabila a cantitatii de pigmenti fata de homozigoti.

8. Seria polialela - fenomen de aparitie de alele pornind de la alela de tip normal.

Alela variante ale aceleiasi gene

- ex: seria polialela la Drosophila: prin mutatia succesiva a alelei de tip salbatic w+, au aparut alte alele recesive fata de w+(ochii rosii), dar dominante fata de w(ochi albi) astfel:

- wt (tinged)- wbl (blood - we (eosin) - wch (cherry) - wco (coral) - wh (honey ) - wbf (buff) - wp (pearl) - wi (ivory) - w (white)

9.Testul cis-trans

In analiza pozitiilor genelor in cromozomi se utilizeaza testul cis-trans. Alelele cis se gasesc pe acelasi cromozom, iar cele trans pe cromozomi diferiti. In cis nu se inregistreaza segregare, iar in trans apare o segregare de 50% (organismul are un caracter dominant).

10. Complementaritate genica = fenomenul prin care , din interactiunea a 2 sau mai multe gene nealele => o expresie fenotipica diferita de aceea determinata de fiecare gena in parte; genele complementare pot fi dominante sau recesive

- complementarit. dominanta : exprimarea unui anumit caracter necesita prezenta concomitenta a 2 sau n alele dominante.; astfel s-au incrucisat 2 varietati de Lathyrus odoratus , ambele cu flori albe si s-a obtinut in F1 flori rosii; prin autopolenizare, in F2 au => o segregare in raport de 9/16 plante cu flori rosii si 7/16 plt cu flori albe

- ex: AAbb x aaBB=> F1 AaBb x AaBb=> A-B= 9/16; A-bb; aaB-; aabb =albe

-complementaritatea recesiva: manifestarea unui anumit caracter necesita prezenta concomitenta a 2 sau n gene recesive, nealele.;

11. Epistazia : este fenomenul de interactiune dintre perechi nealelice de gene care face ca exprimarea unei gene sa fie inhibata de prezenta altei gene nealele. Adica reprezinta interactiunea dintre alelele aceleiasi gene, dintre care una este dominanta si una recesiva

-ex: -x- intre 2 rase de gaini cu penaj alb din care => penaj alb dar si penaj colorat in raport de 13/16 : 3/16

12. Coepistazia - cele 2 gene a1 si a2 au in stare homozigota actiune cvasiepistatica asupra alelelor dominante a.i. cand sunt impreuna determina dimensiunea medie a fructului de dovleac. La dovleac structura genetica confera dimensiunea cea mai mare si forma de disc cand sunt separate cele 2 gene dominante forma devine sferica si dimensiunea medie.

13. Pleiotropia e o caracteristica a unora dintre gene care au in stare mutanta efecte multiple. Cel mai tipic exemplu este acela de hemoglobina S, care determina anemia falciforma datorita substitutiei in pozitia 6 beta a acidului glutamic cu valina. Gena care informatia pentru sinteza catenei beta a hemoglobinei sufera o singura mutatie. Mutatia respectiva are efect si la nivel central. La nivel tisular determina splenomegalia.

14. Penetranta genica: este o notiune care exprima manifestarea sau nemanifestarea unei gene. O gena care este penetranta, este o gena care se exprima. Cand o gena exista in structura genetica a organismului dar nu se exprima fenotipic , nu are penetranta.

penetranta poate fi:

- completa (atunci cand gena se exprima in fenotip in diferite conditii de mediu la toti indivizii);

- incompleta (aceeasi gena, in alte conditii de mediu, nu se manifesta la toti indivizii ce o au in genotip);

- nula = lipsite de penetranta = genele respective nu se manifesta la nici-un individ.

Expresivitate genica: - influenta mediului se exercita nu numai asupra nr de indivizi care exprima in fenotip o anumita gena, ci si asupra intensitatii exprimarii+ in fenotip a acelui caracter.

Fenocopia : fenomenul de imitatie a efectelor unei mutatii genice sub actiunea unei substante care nu are efect mutagen.

17. Gene letale: sunt gene ale caror efecte determina moartea organismului purtator, in mod obisnuit in primele stadii de dezv, oricum, inainte de reproducere; genele letale pot face ca gametii sa fie neviabili sau zigotul sa fie neviabil. Ele sunt plasate pe cromozomii autozomi, sau pe cr sexului.

18. Transmiterea caracterelor cantitative

-caracterele cantitative = prezinta o variatie continua si sunt: inaltimea, greutatea, talia etc.

-daca masuram greutatea, talia sau inteligenta intr-o comunitate, vom observa ca exista o variatie continua si se poate reprezenta prin curba lui Gauss, ea avand o val maxima, una minima, si una medie

-caracterele calitative = usor de clasificat (ex- gr.sgv.la om) in grupe distincte, si care prezinta o variatie discontinua.; genele care determina aceste caractere = gene majore.

-poligenia (polimeria) = fenomenul de determinare a caracterelor cantitative, in care intervin mai multe gene nealele, care segrega independent, dar care influenteaza acelasi caracter cantitativ, avand efect cumulative.

Heritabilitatea = rol in caracterizarea caract. cantitative

-proprietatea sistemelor vii de a transmite caracterele ereditare in descendenta cu influenta fata de factorii ereditari si mediu

-H. poate fi: - in sens restrans = variatia dat. efectelor medii ale genelor/ var. dat diferentelor individuale in fenotip ; -in sens larg = var.dat tuturor surselor de var.genetica/ var.dat diferentelor individuale in fenotip.

19. Tezele teoriei cromozomiale a ereditatii

1) Asezarea liniara a genelor pe cromozomi

-exista un nr mai mare de caractere ereditare, exprimate in fenotip fata de nr de cromozomi din complementul cromozomal al unei specii si => exista mai multe gene localizate pe acelasi cromozom; dovezile indirecte ale localizarii lineare a genelor pe cromozom intr-o ordine stricta, sunt date de fenomenul de inlantuire si de schimb reciproc

2) Transmiterea inlantuita a genelor localizate pe acelasi cromozom

-genele sunt localizate pe acelasi cromozom si dat faptului ca , in timpul diviziunii, cromozomii isi pastreaza integritatea lor morfologica, ei fiind transmisi ca unitati de la cel mama la celulele fiice, iar genele care se afla pe un cromozom sunt transmise odata cu acesta in bloc = ele sunt gene inlantuite sau lincate; fenomenul de transmitere a cromozomilor si genelor intr-un bloc= linkage

-genele linkate ale unui dublu heterozigot pot fi plasate pe o pereche de cr. omologi in 2 feluri:

a) cele 2 gene dominante A si B sa fie pe acelasi cromozom, aceasta = pozitia CIS, iar alelele recesive se afla pe celalalt cr omolog in loci corespondenti.

b) cele 2 alele dominante se afla una pe un cromozom si cealalta pe cromozom omolog, in loci corespondenti = pozitia TRANS= faza de repulsie.

-este foarte important sa se stie daca genele sunt in faza de cuplaj sau in cea de repulsie, pentru ca raporturile de segregare in descendenta vor fi diferite in cele 2 cazuri, in functie de pozitia cis sau trans a genelor.

3) Crossing-over sau schimb reciproc de gene intre cr. omologi

- are loc in timpul meiozei, cand cromozomii omologi se asociaza intim pentru a forma bivalentii.

- cu cat genele sunt localizate pe cr. cat mai departe, cu atat cross-overul dintre ele are o posibilitate de aparitie mai mare, si inversdaca genele sunt mai apropiate intre ele este mai putin probabil sa apara crossing-overul.

- crossing-overul reprezinta ruperea cromatidelor cr. omologi in puncte foarte exacte, coincidente, rupere care se face cand cromozomii sunt asociati intim; ruperea este urmata de o reunire, dar segmentul unei cromatide nu se mai uneste cu segmentul ei ci cu segmentul cromatidei omologului si vice-versa

- crossing-overul explica aparitia recombinarii intre gene lincate, plasate pe cr. omologi

20.Tipuri de crossing-over

- Crossing-over somatic: -mitotic, se desfasoara in cel somatice la nivelul tesuturilor embrionare in timpul diviziunii mitotice. Acesta se rasfrange doar asupra unei portiuni mici a organismului, reprezentand clona de celule derivata din celula somatica in care s-a produs evenimentul de schimb; cross-overul somatic are frecventa redusa.

- Crossing-over inegal: reprezinta unul din mecanismele evolutiei prin duplicatie genica.

- ruperea cr. omologi nu este simetrica=> cromatidele realizeaza un schimb inegal de segmente, astfel ca locusul unei gene pe unul dintre omologi se dubleaza, iar pe celalalt cr nu va mai fi prezent=> mutante

21.Mecanismul crossing-overului: se explica prin 2 grupe de teorii

-gr. de teorii breakage - implica in realizarea cross-ului, ruperea cromatidelor omoloage urmata de reunire

-gr. de teorii copy-choice - implica in realizarea cross-ului copierea prin replicatie selectiva a cromatidelor in timpul sintezei materialului cromozomal.

Imperecherea omologilor se face in 3 etape:

- imperechere premeiotica a omologilor mediata de apropierea lor spatiala prin atasarea cu telomerele la membrana interna a anvelopei nucleare in puncte adiacente

-sinapsa cromozomala - asocierea intima si exacta cromomera de cromomera si gena de gena, mediata de complexul sinaptonemal

- imperecherea la nivel molecular pe baza omologiei secventelor de ADN, ceea ce ofera posibilitatea realizarii schimbului intercatenar si formarii unui heteroduplex ADN

Procesul de rupere si reunire din crossing-over se realizeaza cu ajutorul unor enzime cu actiune specifica : endonucleaze - recunosc specific sectoare nucleare si taie monocatenele ADN oferind capete libere; recombinaze - faciliteaza procesele de recombinare genetica intracromozomala; fosfataza - defosforileaza capatul 3'-OH al catenei rupte; polinucleptid-kinaza - introduce grupari fosfat la capatul 5' al catenei rupte; ligaza - refac leg fosfodiesterice dintre catenele rupte.

Eseu: Musculatura genunchiului - muschi cu actiune principala si secundara Referat: Olimpiada de Biologie - subiecte

22. Importanta crossing-over

Asigura o diversificare fenotipica si genotipica necesara in lupta pt existenta si implicit pt adaptarea la mediu. Se exprima fenotipic numai la org. Heterozigote.

23. Determinismul genetic al sexelor:

-existenta a 2 sexe distincte, opuse, dar complementare, ce se presupun reciproc in asigurarea reproducerii sist. bio, face ca la organismele diploide cu reproducere sexuata sa existe de regula nr par de cr.

24. Determinismul cromozomal al sexelor: = exista 2 tipuri:

a)cu femelele homogametice (produc ovule de un singur tip) si masculi heterogametici = produc spermatozoizi de 2 tipuri.

Ex: subtipul Drosophila =organisme la care, in determinismul cromozomal al sexului femel intervin 2 heterozomi omologi XX, iar in determinism. cr al sexului mascul intervin 2 heterozomi neomologi XY

b)cu femele heterogametice (care produc 2 tip de ovule diferite) si masculi homogametici =produc spermatozoizi de un singur tip.

ex: subtipul Abraxas in care femelele au cr de sex XY sau ZW, iar masculii au cr.de sex XX sau ZZ..

Mai exista si alte tip de determinism cromozomal al sexelor:- prin heterozomi multiplii, care apar prin translocatia cr Y pe un autozom, devenind un cr Y mai mare

25. Bazele moleculare ale ereditatii

-in 1939 Astbury emite ipoteza ca acizii nucleici au rol de matrita pt sinteza prot, asigurand autoreproducerea materiei vii, prin autoreprod.lor; iar gena este un segment al macromolec de ADN sau de ARNviral la ribovirusuri, care detine informatia ereditara ce dirijeaza sinteza unei anumite catene polipeptidice= proteine structurale sau enzimatice.

-ADN-ul este substanta ereditara- materialul genetic, substratul ch.al ereditatii atat la virusuri cat si la sist.bio, celulare;

-nici-o macromolec de ADN nu este sintetizata de novo, cum nici-o gena nu poate fi creata de novo=> orice molec de ADN sau orice gena provine dintr-una preexistenta.

26. Structura ac.nucleici

-in anul 1899 Altmann identifica in nucleina de drojdie, o substanta macromolec acida pe care o denumeste Ac.nucleic

-1909- Levene arata ca ac.nucleic din timus de vitel contine: 4 BA: adenina, guanina, citozina si timina; precum si ac.fosforic si dezoxiriboza; atunci ac.nucleic se numea Ac.zimonucleic= ADN= dezoxiribonucleic; acestea sunt substante macromolec, polimerice si prezinta o structura primara si una sec.

27. Structura primara a ADN:

-monomerii ac.nucleici = nucleotide; nucleotidul =alcat dintr-o BA si o pentoza, combinatie covalenta= nucleosid si se mai adauga covalent si un radical fosfat. Pentoza = D-riboza in monomeri de ARN si D, 2-deoxiriboza in monomeri de ADN.

-BA sunt de 2 tipuri: purinice(A,G) si pirimidinice (C,T); BA au ca schelet structural nucleul purinic si cel pirimidinic, derivati din inelul benzenic.

-informatia ereditara este data de ordinea de succesiune a BA din ADN, secventa acestor BA fiind caracteristica fiecarei specii, fiecare sp avand propria ei informatie ereditara

28. Structura secundara a ADN

-starea ADN este de macromolecula bicatenara , ADN este alcatuita din 2 catene polinucleotidice

-Astbury a aratat ca ADN-ul are o structura fibrilara, pe axa sa lunga BA stau perpendicular, intre 2 BA vecine de pe coloana glucido-fosforica existand o distanta de 3,4 A

-prin difractia cu raze X s-a observat ca ADN are o structura helicoidala

-Chargaff a stabilit ca la toate sp exista o repetare uniforma a celor 4 BA; a stabilit si regula echivalentei adica: cantit de adenina= cu cea de timina si C=G

-Watson si Crick au propus modelul de structura bicatenara a ADN= dublu helix.=> molec de ADN este formata din 2 catene polinucleotidice paralele infasurate plectonemical in jurul unui ax virtual comun si avand directii opuse si antiparalele una fiind ascendenta si una descendenta. Rasucirea catenelor dublului xelix este dextrala; BA sunt la interiorul helixului iar gruparile fosfat la exterior, unind dezoxi-ribozele nucleotidelor invecinate prin leg covalente puternice, fosfodiesterice, intracatenare=> coloana glucido-fosforica.

-structura bicatenara este data de complementaritatea BA purinice cu cele pirimidinice.

28. Denaturarea si renaturarea ADN

- in denaturare intervin 2 parametri de baza : temp de topire si temp la care jumatate din nr total de leg de hidrogen sunt distruse.

- temp de topire este in fctie de continutul in perechi de citozina-guanina, cu cat nr de perechi este mai mare, cu atat temp necesara pt ruperea leg de hidrogen este mai mare

-in conditii fiziologice normale, ADN are o structura stabila data de: fortele date de suprapunerea per de nucleotide, leg fosfo-diesterice intra-catenare, leg de H intercatenare (2leg intre A si T si 3 intre G si C); regiunile de ADN mai bogate in G-C sunt mult mai stabile termic;

-astfel o molec de ADN cu cel putin 10 per de nucleotide este stabila la temp camerei;

-peste anumite limite de temp- 63-100 grade cedeaza leg de H si se desface astfel dublul Helix in cele 2 catene polinucleotidice complementare= Denaturarea termica=> astfel ADN trece de la conditia dublu-catenara la cea de monocatena si se reduce f mult vascozitatea sol de ADN;

- daca solutia de acid nucleic incalzita la peste 65 de grade celsius nu este racita brusc ci treptat, acidul nucleic respectiv renatureaza. Renaturarea incepe la nivelul adenina-timina.

- denaturarea este insotita de efectul hipercrom (absorbtie mai puternica a ultravioletelor de catre bazele azotate, ca urmare a expunerii bazelor azotate la exterior)

- renaturarea este insotita de efectul hipocrom - scaderea absorbtiei radiatiilor UV de catre bazele azotate. Acestea redevenind ascunse in int dublului helix.

29. Proprietatile acizilor nucleici

Complementaritatea bazelor azotate - insusirea esentiala a acizilor nucleici, permitandu-le functionarea lor corecta in toate procesele de baza:

replicare, transcriere, recombinare, reparare.

Cele 2 catene sunt infasurate plectonemical, (nu se ating cand se infasoara una in jurul celeilalte). Perechile specifice de baze azotate , perechile Watson-crick sunt acelea care stau la baza modelului de structura bicatenara. Legaturile de hidrogen duble sau triple sunt legaturi slabe electrostatice care sunt realizate si desfacute cu usurinta si reprezinta o modalitate de a asigura elaborarea acizilor nucleici in toate procesele.

Semestrul II

1.Tautomerie

-formele de tautomerie ale BA purinice si pirimidinice sunt de tip: lactam-, lactim sau ceto- C=O,- enolic-COH si de tip amina-NH2, imina-NH

-tautomeria ceto-enolica este caracteristica guaninei, timinei si uracilului, acestea continand gruparea ceto -C=O,; pe cand tautomeria amina-imina caracteriz adenina si citozina

-forma tautomerica mai stabila energetic= ceto si amina

-starile tautomerice imina si enol schimba complet configuratia de complementaritate marginala, =>alterarea specificitatii de imperechere.

2. Replicarea ADN

Procesul in urma caruia rezulta sinteza a 2 molecule identice fiice de ADN, pornind de la o molecula de ADN precursor. Catenele ADN parental functioneaza ca matrita pt sinteza unor catene identice care s.n. replici. Prin replicare se asig transmiterea fidela a inform ereditare de la parinti la descendenti, conservarea inf genetice de a lungul generatiilor si duplicarea molec preexistente. Reproducerea org are la baza replicarea acizilor nucleici care se realizeaza in faza S a ciclului celular. Abaterile de la fidelitatea replicarii apar prin 2 fenomene: erori de inncorporare a bazelor azotate si erori de imperchere.

Pt a se realiza replicarea treb parcurse 3 etape:

1. sinteza precursorilor nucleotidici
2. sinteza nucleotidelor trifosfat
3. polimerizarea de nucleotide sub actiunea enzimelor in special in prezenta ADN polimerazelor care catalizeaza reactiie de unire ale nucleotidelor  trifosfat.

Replicarea semiconservativa a ADN

-este mecanismul ideal care asigura transmiterea fidela a inf.genetice de la o molecula parentala de AND la 2 molec fiice de ADN identice care vor fi repartizate prin mec.diviz.celulare in 2 cel-fiice identice intre ele si cu celula mama.

-in procesul replicarii AND se realiz copierea fidela a informatiei ereditare si se asigura conservarea inf ereditare prin transmitere de la molecula parentala a AND la moleculele fiice.

-cele 2 catene complementare ale dublului helix sunt unite prin punti de H- care se pot desface usor si reversibil fara consum de energie. Cand acestea se desfac, fiecare din cele 2 catene separate- poate fct ca model(matrita) pt sinteza unei noi catene complementare. Sinteza este reglata prin interventia unei enzime polimerizatoare care foloseste ca substrat cele 4 nucleotide trifosfati aflate in mediul celular in nucleu sau nucleotid, si se aliniaza secvential pe matrita in fct de complementarit. Bazelor lor cu acelea de pe matrita. Se realiz. astfel polimeriz.nucleotidelor libere prin catalizarea formarii de punti fosfo-diesterice dintre ele si constituirea astfel a unei noi catene polinucleotidice, complementara matritei si care ramane atasata la ea prin puntile de H. astfel se reface structura bicatenara a moleculelor fiice de AND. Precizia replicarii este data de complementaritatea specifica a B.A. (A-T; T-A; G-C; C-G). Astfel toata informatia necesara replicarii se afla in secv. de B.A. din ADN.

Modele de replicare:

Modelul fermoarului - replicarea incepe de la un capat al moleculei si se desfasoara secvential spre capatul opus al acesteia, dupa modelul deschiderii unui fermoar. in cadrul acestui model se formeaza o bucla cu pliere inapoi in care sensul polaritatii este schimbat din 5' spre 3' in 3' spre 5'.

Modelul cutitului si furculitei

3. Replicarea cromozomului la EK

Se desfasoara asincron atat la nivelul aceluiasi cromozom, cat si in cei omologi a unui set haploid. La EK replicarea este initiata simultan in mai multe puncte a.i. sa se asigura sinteza unei cantitati mari de material genetic intr-o perioada scurta a ciclului celular. Replicarea este initiata mai intai la nivelul perechilor adenina-timina. Originea replicarii notata cu Ori C prezinta un inalt grad de repetivitate si contine palindroame care sunt secvente cu bisimetrie rotatorie. Palindroamele permit formarea structurilor in bucle. La nivelul Ori C se afla doua secvente promotor care privesc spre directii opuse de aici rezulta ca replicarea este bidirectionala.

4. Mutatiile

Mutatia repr o modific intamplatoare aparuta in mat ereditar al celulelor corporale sau a gametilor care nu se datoreaza recombinarii si care se transmite generatiilor urmatoare. Mutatiile de la niv cel somatice vor fi transmise in urma mitozei tuturor generatiilor celulare urmatoare.

Mutagenii - factori care genereaza mutatiile ex: factori fizici , substante chimice

Factorii mutageni fizici

-radiatiile si socurile termice au efecte mutagene.

-radiatia neionizanta= Uv- face parte din spectrul solar invizibil. Este formata din fotoni cu energie joasa de 3-5 ergi/m2 si landa= 136-140A.=>se formeaza dimeri pirimidinici= de timina si care provoaca contorsionari ale 2-helix AND cu perturbarea replicarii sale; dat proces. reparator, nu are efect letal.

-radiatiile ionizante= electromagn, razele gamma si X(roentgen) si radiatii corpusculare= raze beta sau electroni, protoni, neutroni, deutroni, partic alfa= emise la dezintegrarea unor nuclei radioactivi.

Aparitia mutatiilor - mutatii spontane - pot aparea la un organism, in conditii de viata normale fara a putea fi depistate vreo cauza externa.

mutatiile induse - generate voluntar sau involuntar de factori fizici sau chimici

Mutatiile-clasificare

-dupa cantit de material genetic afectat de leziunea mutationala se disting mai multe categorii de mutatii:

-mutatia genica= afecteaza struct si fct genei; cand este afectata doar 1 per sau cateva per de nucleotide, mutatia genica= se num si mut. punctiforma

-mut.cromozomala= afecteaza str cr, = numita mut. structural- cromozomala, rearanjament, restructurare sau remaniere cr

-mut.genomica= afecteaza nr de cr= aneuploidia si poliploidia= multiplic garniturii de cr.

Dupa tipul de celula in care se petrece mutatia= mut. somatica, gametica si nucleara

Dupa marimea efect fenotipic= micromutatii (efecte limitate) si macromutatii (schimbari fenotipice mari)

Dupa afectarea viabilitatii org= letale, subletale si viabile

-dupa manifestarea lor in fenotip ele pot fi dominante si recesive

5. Recombinarea

- reprezinta totalitatea proceselor care conduc la formarea de noi combinatii genice, sta la baza variabilitatii genice. In cazul organismelor cu nucleu bine diferentiat, recombinarea se realiz.pe de o parte prin distributia cromozomilor in timpul meiozei si a fecundatiei si aceasta este recombinarea intercromozomala, iar pe de alta parte prin schimbul de segmente cromozomale, deci si de gene prin crossing-over = recombinare intracromozmala.

6. Reglarea genetica la EK

Reglarea expresiei genelor la organismele eucariote se face, in primul rand, la nivelul transcriptiei. In unele cazuri, reglarea se poate manifesta si in momentul decodificarii mesajului la nivelul translatiei. Astfel, unele proteine sunt capabile de a se fixa intr-o maniera selectiva pe propriul ARNm, in acest fel impiedicand ribozomii sa sintetizeze proteina respectiva in cantitate mai mare.

Spre deosebire de genele procariote, care sunt unitare atat in replicare, cat si in transcriptie si translatie, genele organismelor eucariote sunt unitare in replicare, dar neunitare si discontinue in transcriptie si translatie. S-a demonstrat ca genele organismelor eucariote sunt fragmentate in exoni si introni.

Intronii si exonii intr-o gena ocupa pozitii stabile, si sunt variabili in numar si marime.

-intronii participa la reglarea expresiei genelor prin controlul cantitatii de proteine sintetizate sub actiunea genelor.

-reglarea activitatii genelor in celulele eucariote are loc pe tot parcursul procesului de realizare a informatiei genetice, de la transcriptie pana la translatie. Deosebim cinci niveluri principale de reglaj genetic:

1.reglajul transcriptional, prin care se determina tipul genelor ce vor fi transcrise in ARNm;

2.reglajul maturarii ARNm, prin care este dirijat modul in care are loc eliminarea intronilor din gene si procesul de asamblare a exonilor pentru a forma ARNm. Aceste procese au loc in nucleu, iar urmatoarele - in citoplasma;

3.reglajul transportului ARNm, prin care se selecteaza moleculele de ARNm matur, moleculele ce vor trece din nucleu in citoplasma;

4.reglajul translational, prin care se selecteaza moleculele de ARNm ce vor fi translate in proteine;

5.reglajul degradarii ARNm,prin care se selecteaza moleculele de ARNm ce vor fi degradate

Desi reglajul genetic se poate realiza la oricare dintre nivelurile mentionate, cel mai important la eucariote este nivelul transcriptional.

Pentru controlul transcriptiei genelor exista doar doua mecanisme de reglaj genetic:

-reglajul negativ, prin care genele functioneaza numai in prezenta proteinelor represoare;

-reglajul pozitiv, prin care genele functioneaza numai in prezenta unor proteine inductoare.

In reglajul genetic, la eucariote, intervin doua tipuri de proteine cromozomiale: histonice si nonhistonice. Histonele asigura stabilitatea structurii fibrei de cromatina, condensarea sa in cromozomii eucariotelor si inactivarea nespecifica a genelor. Nonhistonele au un rol important in reglajul specific diferentiat al genelor. Prezenta lor determina tipul genelor ce vor fi transcrise in anumite celule si tesuturi

7. Reglajul genetic la procariote

este de 2 tipuri:

1.inductibil - intervin in sinteza enzimele catabolismului.

In lipsa substratului in celula bacteriana, proteina represor se fixeaza pe gena operator si blocheaza transcriptia genelor functionale. In consecinta, nu se produc enzime, ce ar participa la descompunerea substratului. Atunci cand in celula apare substratul, moleculele lui se fixeaza pe represor. Astfel, acesta nu se mai poate fixa pe operator. In rezultat, genele structurale se activeaza, are loc transcriptia ARNm si sinteza enzimelor specifice necesare pentru metabolizarea substratului. Atata timp cat in mediu si in celula este prezent substratul, enzima ce-l descompune se sintetizeaza permanent. Daca substratul din mediu este consumat, represorul se elibereaza si trece in forma activa, blocheaza operatorul, iar genele structurale nu mai functioneaza.

2.represibil - intervine in sinteza enzimelor anabolismului.

Conform acestui mecanism, proteina represor blocheaza operatorul numai atunci cand este asociata cu substratul. Cand in celula bacteriana nu exista substrat, operatorul este liber si genele structurale functioneaza. Are loc transcriptia ARNm si sinteza enzimelor necesare. Acest proces continua pana cand apare surplus de substrat, care se uneste cu proteina represor si blocheaza operatorul. In rezultat, genele structurale se inactiveaza si sinteza enzimei respective se intrerupe

8. Replicarea materialului genetic viral

-ex: mecanismul replicarii cr .fagului ro x174= molec circulara de AND monocat.

-in timpul infectiei fagice, cr.este injectat intr-o celula de E.coli, unde este replicat imediat de catre enzimele celulei gazda=> catena complementara; molec initiala de AND = molec poziitiva, iar cea nou sintetizata= catena negativa; cele 2 catene= unite prin punti de H, realizand o structura superspiralizata, circular cov inchisa de AND bicatenar= forma replicativa parentala= RF. Apoi forma replicativa a fagului 174, sufera apoi o serie de runde de replicare semiconservativa=> mai multe asemenea molec bicatenare + si - sau RF; replicarea simetrica a RF este stopata si incepe replicarea asimetrica= doar catena negativa; in acelasi timp are loc sinteza de molecule proteinice ale capsidei fagice= facand posibila autoasambl noilor partic fagice.

-replicarea RF= se face dupa modelul inelului rotativ=> in acest model, in urma unei crastaturi monocatenare facute de o endonucleaza, o catena crestata este alungita direct, pe cand cealalta catena ramasa intacta circulara- este folos de nenumarate ori ca matrita

9. Replicarea ARN viral

-ARNviral are fct de mat ereditar. Sinteza sa in vederea multiplic partic virale= de tip replicativ si este catalizata de enzima ARN-polimeraza. Imediat dupa injectarea ARNviral in celula gazda, la molecula sa , considerata catena +, se ataseaza ribozomii celulei gazda, spre a asigura sinteza ARN-replicazei. Aceasta cataliz formarea unei catene negative, complementara catenei initiale.=> o forma replicativa bicatenara= asigura o fidelitate mai mare replicarii. Au loc mai multe runde de replicare a formeireplicative bicatenare(RF). In final incepe replicarea asimetrica pe catene negative- de noi catene +, ce vor fi impachetate in noile particule virale ARN

10. ARNr

-reprezinta 80-85% din cantit totala de ARN celular, intrand In structura ribozomilor. Ribozomii= particule ribonucleoproteinice implicate in biosinteza proteinica, adik in traducerea mesaj genetic dintr-o secv de ribonucleotide din ARNm intr-o secv de AA din catena polipeptidica sintetizata la niv ribozomilor. Ribozomii contin 40-60% ARNr si restul pana la 100%= proteine bazice ribozomale. Exista mai multe tipuri de ARNr: la procariote in subunitatea 30S(mica) intra 1 molec de ARNr de tip 16S asociata cu 21 tipuri diferite de prot ribozomale=S1-S21; in subunit mare 50S= intra 1 molec de ARNr 23S si 34 tipuri dif de molec de prot ribosomale= L1-L34. La eucariote- in subunit mica 40S- intra 1 molec de ARNr 18S iar in cea mare 60S= intra ARNr 5S si 5,8S.

-molec de ARNr au o conformatie complexa in care alterneaza regiuni monocatenare cu reg bicatenare= imperecheri de BA; toate molec de ARNr la eucariote sunt sintetizate pe matrita de AND sub forme de molecule precursoare- pre ARNr, care sunt supuse dupa transcriere unor prelucrari postranscriptionale; apoi structura monocat.primara a ARNr sufera contorsionari spatiale= se formeaza astfel regiuni bicatenare ce alterneaza cu cele monocat.

-la eucariote genele pt sinteza ARNr 18S si 28S sunt localizate in regiunea NOR= la niv constrictiilor sec ale unor cr organizatori nucleolari

11. ARNt

-numit ARN solubil (ARNs)

-ARNt=macromolecula specializata pt acceptarea in citosol a AA si transferullor la ribozomi, avand rol de molecula adaptoare intre acizii nucleici= intre ARNm si catena polipept in cursul sintezei acesteia, mediind cel de-al 3-lea tip de transfer de informatie- de la ARNm la proteine

-lungimea monocatenei sale =70-90 ribonucleotide, avand G=25Kda;

-ARNt= 10-25% din cantit tot de ARN din cel; ARNt este sintetizat sub forma uneimonocatene de pre-ARNt pe matrita de AND; structura primara a ARNt este cu 30-40 ribonucleotide mai mare decat ARNt matur= are loc excizia unor baze sub act unor enzime(RN-aza si P) si se modifica chimic alte baze sub act unor enzime specifice; in molecula ARNt apar nucleotide neobisnuite ca urmare a modificarilor ch post-transcript ale ribonucleotidelor obisnuite; prin plierea monocat.de ARNt se creeaza posibilit realizarii de perechi complementare de BA= apar regiuni bicatenare si monocat= structura secundara de forma unei fr de trifoi=>alte plieri= structura tertiara in forma literei T.

-reg monocatenare din str.sec apar sub forma unor bucle: prima bucla=dinspre capatul 3'- este bucla timinei(T)= formata din 7 BA neamperecheate dintre care si timina; urmeaza bucla variabila(V)= uanina apare metilata; urmeaza bucla anticodonului= in care apare ca baza neobisnuita Inosina(I); multima bucla= dihidrouracilului (DHU)= formata din 8-12 baze neamperecheate.

-rolurile lor: b.anticodonului= recunoaste codonul din ARNm; 2bucla= rol de fixare a ARNt la ribosom; 4b= implicata in recunoasterea de catre enzimele amino-acil-ARNt ligaze a ARNt corespunzator AA pe care aceste enzime l-au activat spre a participa in sinteza proteica.

12.ARNm

Este purtator de mesaj genetic, repr 5% din cantitatea totala de ARN celular. Mesajul genetic purtat de ARNm inseamna modul de succesiune a ribonucleotidelor din structura sa complementare deoxiribonucleotidelor din matrita ADN. ARNm este compus din 2 benzi mari plus o banda mai mica. Benzile mari corespund particulelor ribozomale de 50S si 30S. Banda mai mica este intens radioactiva, corespunde particulelor ribozomale de 20S si repr o mica fractie din ARN celular.

Are rolul de a copia informatia genetica a unei catene din macromolecula de ADN si astfel realizeaza fenomenul de transcriptie, o etapa in procesul de decodificare a informatiei genetice si de sinteza proteica. Greutatea moleculara a ARNm este variabila deoarece si marimea informatiei copiate este variabila.

13. Codul genetic

-codificarea biochimica realizeaza transfer de inf de la ac.nucleici la prot, informatie care dicteaza pozitionarea AA in catenele polipeptidice. Codificarea celor 20AA s-a facut prin combinatiile a cate 3 BA =>64 combinatii posibile= suficiente pt codificare si ofera si alte posibilitati de codificare astfel. Combinatia de cate 3 BA = tripleta sau codon= unitatea functionala a cod.gen= el reprezinta totalitatea celor 64 codoni

-F.crick a propus un tabel in care sa fie trecuti codonii si AA corespunzat pe care ii specifica; din cei 64 codoni, doar 61 specifica dif AA restul de 3= nonsens ce au rol in citirea mesajului genetic purtat de ARNm, pt ca ei marcheaza sf acestui mesaj genetic, secv genica la nivelul AND= incadrata de secv de codoni nonsens (codonistop)

-dintre cei 61 de codoni sens codificatori de AA, 2 sunt codoni de initiere ce se afla la inceputul oricarui mesaj genetic (AUG)= fermilmetionina la PK si metionina la EK si GUG; codonii nonsens= UAA, UAG SI UGA.

14. Caract.cod.gen

a)universalitatea= presupune ca aceiasi codoni specifica aceiasi AA la toate sist.bio, inclusiv virusi; mutatia det modific inf.gen dar nu si specificitatea codonilor in det localizarii AA in catenele polipeptidice; universalit lui sta la baza proceselor de clonare de gene eucariote in celulele bacteriene in ingineria genetica; aceste gene functioneaza normal

b)nesuprapunerea codonilor= 2 codoni succesivi, adiacenti nu-si imprumuta nucleotide, adik nu au nucleotide comune

c)mesajul genetic= succesiunea de codoni din ARNm se citeste secvential, codon dupa codon, neinterpunandu-se nimic altcevaa adik fara nucleotide=> cod.gen. fara virgule.

d)caracterul degenerat=un acelasi AA poate fi codificat de mai multi codoni= codoni sinonimi. Ex: serina= codificata de 6 codoni:UAA, UUG, CUA, CUC, CUU, CUG.

e)Ambiguitatea codului genetic= anticodonul unui ARNt recunoaste 2 codoni diferiti din ARNm.   ex:GUG;

-imperecherea codon-anticodon dintre ARNm si ARNt are loc pe baza complementarit ribonucleotidelor la niv ribozomului in timpul sintezei proteice.; se face reversibil dat leg de H si are caracter oscilant pt ca doar 2 baze din codon au o suprapunere exacta, a 3-a = oscilanta.

15. ADN selfish

-o parte din AND-ul de la eucariotele sup care exista in genomul acestora nu pentru ca confera capacitate adaptativa org, ci dat ca el se poate mentine prin el insusi si prolifereaza pe cont propriu ca un parazit molecular

16.Cr. bacterian

-este format din AND dublu cat circular covalent inchis(ccc)= un replicon bact unic= 1 molec de ac.nucleic capabil sa se replice singur dat prezentei unei zone/secv de origine a replicarii

-cr.bact are un replicon unic= zona se numeste ori-C; iar plasmida are zona ori-V

-cr.bact= organizat in domenii sau bucle; domeniile sunt semiindependente si reprezinta nr de spire/Kper de baze; gradul de infasurare este diferit de la un domeniu la altul; domeniile sunt marginite de situsuri REP= aici se leaga AND giraza (infasoara AND) si AND topoizomeraza- desface AND-ul.

a)Celula bacteriana, spre deosebire de celulele organismelelor eucariote, nu are un nucleu adevarat, ci unul cu organizare primitiva fiind lipsit de membrana si inclus direct in citoplasma, in partea centrala a celulei. Acest nucleu nu parcurge procesele de tip mitotic, de aceea el este numit nucleoid sau pur si simplu cromosom bacterian. Genomul bacterian este alcatuit din doua categorii de gene: gene esentiale eucromosomiale, localizate in cromosomul bacterian si gene accesorii prezente in plasmide, elemente genetice transpozabile si in unii fagi

La Escherichia coli si la majoritatea celorlalte bacterii cromosomul este format dintr-o unica molecula de ADN dublu catenar, circular inchis si superhelicat. Respectiva molecula consta din aproximativ 4 milioane pb (perechi de baze nucleotidice) care alcatuiesc aproximativ 3000 de gene, dispuse liniar pe cromosomul circular, alcatuind un singur grup de linkage

Cromosomul bacterian are forma circulara si este alcatuit dintr-o singura molecula de ADN bicatenar, cu o lungime de 1400 microni si cu un diametru de 2, 5 nm, corespunzand diametrului moleculei de ADN dublu catenar

A.Worcel si W. Burgi in 1972 si Pettijohn in 1974 au reusit sa studieze structura cromosomului Escherichia coli. S-a demonstrat ca el consta din 40-80 de bucle care isi pastreaza structura cu ajutorul ARN. Fiecare bucla este bogata in ARN si poate functiona relativ independent de celelalte. Cele 40-50 de bulce mari au suprarasuciri secundare alcatuite din circa 400 de perechi de nucleotide. Mentinerea acestor bucle de dimensiuni diferite se pare ca se face nu numai cu ajutorul ARN, ci si cu ajutorul unor proteine si enzime de tipul endonucleazelor

B.Una din enzimele care joaca un rol esential in replicarea ADN bacterian si este responsabila de suprarasucirea sa este asa numita ADN-giraza. Daca intr-o cultura de E. coli se adauga in mediu coumeromicina, un antibiotic cu rol inhibitor al functiei ADN-girazei, cromosomul celulei respective isi va pierde constitutia suprahelicala.

Din motive inca necunoscute, E. coli poseda mecanisme de reglaj al gradului de suprarasucire a cromosomului. Alaturi de ADN-giraza exista si o a 2-a enzima implicata in rasucirea cromosomului - topoizomeraza I. Aceasta enzima produce relaxarea regiunilor suprahelicale

C.In mod normal, bacteriile aflate in stare de repaus, in culturi stationare si vechi au un singur cromosom, fiind uninucleate. In faza de crestere activa, in culturi tinere mentinute pe medii optime, ele apar ca multinucleate, avand 2-4 cromosomi, care insa sunt identici, deoarece provin prin replicare dintr-un singur cromosom parental

D.Cromosomul bacterian poarta in structura sa toata informatia ereditara necesara pentru existenta unei celule, adica poarta toate genele (genomul) necesar pentru desfasurarea metabolismului si pentru reglarea activitatii celulare. Cromosomul bacterian determina si arhitectura celulei care-l contine, ereditatea si capacitatea ei de evolutie.

17. Gena

-gena constituie unitatea functionala a informatiei ereditare;

-gena prezinta segmentul de ADN (sau ARN viral) format in medie din 1000-1500 de nucleotizi dispusi liniar;

-in cadrul genei pot avea loc recombinari si mutatii;

-exista gene structurale si reglatoare;

-genele structurale codifica sinteza proteinelor;

-genele reglatoare controleaza si dirijeaza actiunea genelor structurale;

-exista diferite mecanisme ale reglarii activitatii genelor la procariote si eucariot

In functie de plasarea lor in autozomi sau heterozomi, genele pot fi autozomale sau heterozomale. In cazul plasarii lor in heterozomi, genele manifesta fenomenul de sex-linkage, transmitandu-se cu frecventa mai mare la unul dintre sexe.

Dupa functia lor, genele sunt divizate in: gene structurale, gene reglatoare si gene operatoare.

Genele structurale codifica diferite proteine cu rol structural sau enzimatic. Cele operatoare declanseaza sau nu activitatea genelor structurale. Genele reglatoare controleaza si dirijeaza activitatea genei operatoare si a genei structural

18. histonele

-Histonele, din punct de vedere chimic, sunt proteine cu un puternic caracter bazic, deoarece 25% din aminoacizii constituenti sunt bazici, purtatori de sarcini pozitive (arginina, lizina si histidina). Sunt complet lipsite de triptofan, fenilalanina si tirozina. Din cauza naturii bazice, ele pot fi extrase usor cu acid clorhidric diluat sau cu acid sulfuric.Histonele sunt alcatuite dintr-o singura catena polipeptidica.Dupa continutul in arginina si lizina, histonele cromozomale sunt clasificate in cinci clase: H1 (bogate in lizina), H2A si H2B (moderat bogate in lizina), H3 si H4 relativ bogate in arginina); in cadrul fiecarei clase exista cateva subtipuri care difera prin 1-2 aminoacizi. Exista si histonele H5 si H6 prezente numai in nucleii eritrocitelor de pasari (hematii circulante nucleate) unde inlocuiesc histona H1.

-Proprietati fizico-chimice ale histonelor

-Histona H1 este cea mai mare (GM=21.000 daltoni), contine circa 215 aminoacizi si se prezinta sub forma de monomer; lizina se gaseste in cea mai mare proportie (27%). Prezinta cea mai mare variabilitate de secventa si este implicata in interactiunile cu componentele variabile ale cromatinei (non-histone, regiuni variabile ale altor histone). Fiind legata de ADN linker dintre doi nucleozomi, poate fi usor indepartata prin digestie enzimatica.

-Histona H2A este formata din 129 de aminoacizi, are GM=14.000 daltoni si se prezinta sub forma de oligomeri. Contine 11% lizina, 9% arginina si leucina in cantitate mare.

-Histona H2B contine 125 de aminoacizi, are GM=13.775 daltoni si formeaza oligomeri. Contine 16% lizina, 6,5% arginina si un procent ridicat de serina si prolina.

-Histona H3 este formata din 135 de aminoacizi, are GM=15.320 daltoni si contine 15% arginina, 12% lizina, fiind singura fractie in compozitia careia intra si cisteina.

-Histona H4 este formata din 102 aminoacizi si are GM=11.280 daltoni. Este bogata in arginina (14%) si glicina (15%). H3 si H4 formeaza un tetramer (2 H3 - 2 H4), care impreuna cu oligomerii H2A si H2B construiesc cilindrul turtit, proteic al nucleozomului

-Continutul histonelor in aminoacizi bazici (arginina, lizina, histidina), purtatori de sarcini pozitive, explica legarea lor la ADN. Aceasta se realizeza prin formarea de punti ionice (electrostatice) intre grupele fosfat incarcate negativ ale ADN si grupele amino (NH2) incarcate pozitiv ale catenelor laterale ale aminoacizilor bazici din catena polipeptidica a histonelor. Intensitatea legaturii la ADN a diferitelor fractii de histone este diferita. Astfel, lizina se leaga preferential la perechile A-T, in timp ce arginina se leaga preferential la perechile G-C. Aceste legaturi se realizeaza la nivelul adanciturii mari, in timp ce adancitura mica prezinta situsuri de recunoastere pentru ARN-polimeraza.

Componenta bazica a histonelor protejeaza ADN de denaturarea termica. Acest rol il indeplinesc cationii care reduc fortele de repulsie ce apar intre gruparile fosfat cu sarcini negative. Temperatura de denaturare termica a ADN este in functie de concentratia cationica a moleculelor de histone, acestea fiind policationi. Histonele sufera anumite modificari chimice cum sunt: metilarea, acetilarea si fosforilarea diferitilor aminoacizi. Aceste modificari duc la schimbarea sarcinii moleculelor histonice si sunt corelate cu activitatea genelor, cu replicarea ADN si cu diferentierea celulara

-In afara rolului structural, histonele indeplinesc si functia de represori generalizati in reglajul genetic. Asocierea histonelor cu ADN imprima starea condensata a cromatinei, deci impiedica transcrierea AND

19. Prot.Histone-like la PK

-sunt prot asociate cr bact; la E.coli= descrise 9 prot HlK= au greut molec mica, sunt mici si se ataseaza de AND-ul bact printr-un situs nespecific (se ataseaza oriunde indiferent de secv de nucleotide)

-cea mai frecventa proteina din cele 9 de la E.coli= prot -HU- ea desface dublul helix si este formata din Hu alfa si HU beta = codificate de genele hup A SI hup B

-prin atasarea prot HU la AND=> o structura de tip nucleosom-like

-alte proteine histone-like= H, H1, H-NS, IHF= este o prot speciala ce intervine in proc de recombinare genetica neomoloaga

20.Cr. bacterian

-este format din AND dublu cat circular covalent inchis(ccc)= un replicon bact unic= 1 molec de ac.nucleic capabil sa se replice singur dat prezentei unei zone/secv de origine a replicarii

-cr.bact are un replicon unic= zona se numeste ori-C; iar plasmida are zona ori-V

-cr.bact= organizat in domenii sau bucle; domeniile sunt semiindependente si reprezinta nr de spire/Kper de baze; gradul de infasurare este diferit de la un domeniu la altul; domeniile sunt marginite de situsuri REP= aici se leaga AND giraza (infasoara AND) si AND topoizomeraza- desface AND-ul.

a)Celula bacteriana, spre deosebire de celulele organismelelor eucariote, nu are un nucleu adevarat, ci unul cu organizare primitiva fiind lipsit de membrana si inclus direct in citoplasma, in partea centrala a celulei. Acest nucleu nu parcurge procesele de tip mitotic, de aceea el este numit nucleoid sau pur si simplu cromosom bacterian. Genomul bacterian este alcatuit din doua categorii de gene: gene esentiale eucromosomiale, localizate in cromosomul bacterian si gene accesorii prezente in plasmide, elemente genetice transpozabile si in unii fagi

La Escherichia coli si la majoritatea celorlalte bacterii cromosomul este format dintr-o unica molecula de ADN dublu catenar, circular inchis si superhelicat. Respectiva molecula consta din aproximativ 4 milioane pb (perechi de baze nucleotidice) care alcatuiesc aproximativ 3000 de gene, dispuse liniar pe cromosomul circular, alcatuind un singur grup de linkage

Cromosomul bacterian are forma circulara si este alcatuit dintr-o singura molecula de ADN bicatenar, cu o lungime de 1400 microni si cu un diametru de 2, 5 nm, corespunzand diametrului moleculei de ADN dublu catenar

A.Worcel si W. Burgi in 1972 si Pettijohn in 1974 au reusit sa studieze structura cromosomului Escherichia coli. S-a demonstrat ca el consta din 40-80 de bucle care isi pastreaza structura cu ajutorul ARN. Fiecare bucla este bogata in ARN si poate functiona relativ independent de celelalte. Cele 40-50 de bulce mari au suprarasuciri secundare alcatuite din circa 400 de perechi de nucleotide. Mentinerea acestor bucle de dimensiuni diferite se pare ca se face nu numai cu ajutorul ARN, ci si cu ajutorul unor proteine si enzime de tipul endonucleazelor

B.Una din enzimele care joaca un rol esential in replicarea ADN bacterian si este responsabila de suprarasucirea sa este asa numita ADN-giraza. Daca intr-o cultura de E. coli se adauga in mediu coumeromicina, un antibiotic cu rol inhibitor al functiei ADN-girazei, cromosomul celulei respective isi va pierde constitutia suprahelicala.

Din motive inca necunoscute, E. coli poseda mecanisme de reglaj al gradului de suprarasucire a cromosomului. Alaturi de ADN-giraza exista si o a 2-a enzima implicata in rasucirea cromosomului - topoizomeraza I. Aceasta enzima produce relaxarea regiunilor suprahelicale

C.In mod normal, bacteriile aflate in stare de repaus, in culturi stationare si vechi au un singur cromosom, fiind uninucleate. In faza de crestere activa, in culturi tinere mentinute pe medii optime, ele apar ca multinucleate, avand 2-4 cromosomi, care insa sunt identici, deoarece provin prin replicare dintr-un singur cromosom parental

D.Cromosomul bacterian poarta in structura sa toata informatia ereditara necesara pentru existenta unei celule, adica poarta toate genele (genomul) necesar pentru desfasurarea metabolismului si pentru reglarea activitatii celulare. Cromosomul bacterian determina si arhitectura celulei care-l contine, ereditatea si capacitatea ei de evolutie.

21. Densit.inf.genetice in cr.bact

Numarul de gene in cromozomul bacterian este de cateva mii (de exemplu, la E.coli - circa 4000).

Dupa functia lor, genele respective se divizeaza in:

-gene structurale, ce determina structura primara a proteinelor (circa 90% din gene). In genom ele pot fi grupate in operoni (Jacob, Monod, 1961);

-gene reglatoare, ce determina activitatea genelor structurale prin intermediul produsului lor (represor si aporepresor);

-gene operatoare, ce reprezinta receptorul semnalelor (represorului sau inductorului) si asigura functionarea ordonata a operonului. Ele sunt parte componenta a operonului;

-promotor - gena ce reprezinta un sector al operonului de care se leaga ARN - polimeraza, si determina inceputul transcriptiei;

-terminator, ce reprezinta un sector al operonului unde are locul sfarsitul transcriptiei informatiei genetice necesare;

-initiator - gena ce determina sinteza produsului care declanseaza replicarea ADN;

-replicator ce reprezinta unitati functionale de ADN si dirijeaza replicarea;

-secvente de insertie - reprezinta fragmente mici de ADN (1-2 gene, circa 800-1400 de nucleotizi) care se pot deplasa in genomul bacterian, singure sau in complex cu unele gene structurale (transpozoni);

-suprafete de legare - fragmente de ADN care se leaga de membrana celulara (mezozomi);

-gene rARN si tARN ce determina sinteza rARN (10-20 de gene) si tARN (circa 50 de gene);

-gene criptice (tacute) - ce nu se manifesta (exprima) in mod normal in cursul vietii

22. conjugarea bacteriana

-reprez un mod parasexual de trensfer unidirectional polarizat al informatiei ereditare implicand un contact celular direct dintre o celula donatoare sau mascul, desemnata F+ si o cel receptoare sau femela desemnata F-. Celula F+ contine in citopl sa o plasmida= factor de sex=F. dupa contactarea celulara, se formeaza o punte cel care leaga fizic cele 2 cel si care se numeste tub sau canal de conjugare. Factorul F contine cca 11 gene- 8 din ele= implicate in ctrl elaborarii pililor de sex, extensiuni filiforme ale suprafetei cel a cel F+

-prima etapa a conjugarii=formarea de perechi sexuale specifice dupa ciocniri randomizate dintre celule F+ si F-; odata contactul stabilit, unul dintre pilii celulei F+ se modifica=> un canal protoplasmatic intre cele 2 cel aflate in conjugare.; canalul= tub de conj.=> prin el se transmite o copie a factorului F din celula F+ in celula F-=> si ea devine F+. transferul se face prin replicare asimetrica a AND plasmidial dupa modelul inelului rotativ. Transferul mat genetic in conjugare= polarizat

23. plasmidele bacteriene

-plsm transmisibile= de 3 tipuri: Col, R si F.

-plsm Col da celulei capacit de a produce bacteriocine= proteine Ab excretate in mediu de anumite tulpini bacteriene si care distrug alte tulpini bact.; plasmidele Col se transmit infectios prin contact celular;

-plsm R= determinanti infectiosi ai rezistentei la Ab; unele plsm R ii da bacteriei o anumita rezistenta la n Ab

-factorul F= ii da lui E.coli capacit de a fi fertila sexual= inalta frecv de recombinare

24. genomul PK-bacterii

1.genomul bacterian este alcatuit din doua categorii de determinanti genetici:

a.genele esentiale (eucromozomiale), localizate in cromozomul bacterian;

b.genele accesorii, localizate in afara cromozomului bacterian, exista, mai mult sau mai putin, autonom (plasmidele, elementele genetice transpozabile, fagii);

2.molecula de ADN este circulara (marginile ei sunt unite prin legaturi covalente);

3.molecula de ADN nu formeaza complexe cu proteinele histonice si nehistonice (este nuda);

4.genomul bacterian este reprezentat printr-un numar relativ restrans de gene;

5.genomul bacterian contine un singur grup linkage (caracteristic "cromozomului bacterian" sau nucleoidului);

6.bacteriile sunt organisme haploide (atunci cand nu are loc replicarea ADN), dar pot fi diploide si partial diploide, in functie de sinteza ADN);

7.transmiterea caracterelor ereditare este diferita de cea a eucariotelor, intrucat lipseste procesul clasic al reproducerii sexuale.

-Cromozomul bacterian este alcatuit dintr-o molecula de ADN dublu catenara circulara. Lungimea ei variaza intre 1000-1400 ?m, diametrul fiind de 2,5 nm. Numarul de nucleotizi la E.coli este de 4,1.106, iar masa moleculara de circa 2,5. 109 daltoni

25. operonul

-Un operon este transcris intr-o singura molecula de ARNm si este alcatuit din gena-promotor, gena-operator, gena reglatoare, genele structurale si terminator.

Promotorul reprezinta o portiune specifica de ADN care initiaza transcriptia mesajului genetic de unde incepe sinteza moleculelor de ARNm. De promotor se leaga ARN-polimeraza. Aceasta secventa cuprinde cel putin 1000 de nucleotizi. Urmeaza gena - operator, de care depinde functionarea operonului. Operatorul serveste drept tinta pentru proteina - represor, care impiedica o gena sa functioneze, adica sa fie transcrisa si translata. Urmeaza genele structurale, care controleaza sinteza unor proteine specifice cu rol structural sau enzimatic.

La procariote genele structurale functioneaza in grup, iar la eucariote functioneaza individual.

Genele structurale sunt urmate de un sector de ADN, numit terminator, care conditioneaza sfarsitul transcriptiei ARNm.

Genele promotor si operator sunt precedate de catre o gena reglatoare. Ea este separata de genele operonului, asupra caruia actioneaza. Gena reglatoare, prin produsul sau chimic (represor), dirijeaza activitatea genei operatoare si a genelor structurale prin inductia sau represia transcriptiei

26. Transpozonii                         

O alta categorie de "ADN silentios" este reprezentata de transpozoni sau gene saritoare. Micile secvente de ADN transpozonic, noncodante, au particularitatea de a "sari" dintr-un loc in altul al genomului si deci altereaza functionarea unei gene. Aceste fenomene pot contribui la explicarea faptului ca desi omul are mai putine gene decat o planta de tutun, sau ca numai 1,3 % din genom ne deosebeste de cimpanzei. Zonele de homologie genetica intre om si cimpanzeu sunt de 98,7% si cu toate acestea omul este atat de diferit de restul fiintelor vii. Din cele 7.645 de gene care ne deosebesc de primate (cimpanzei), un numar de 1.547 au suferit schimbari evolutive bruste. Printre acestea se numara 11 gene umane implicate in biosinteza de enzime necesare functiilor metabolice. Aceste enzime apartin cailor de metabolizare a proteinelor, schimbarea intervenind, se pare, in momentul in care omul a adoptat un regim alimentar mai bogat in carne. O schimbare extrem de importanta s-a produs asupra factorului de transcriptie P2 (transcription forkhead-box P2), necesar dezvoltarii vorbirii. Schimbari s-au produs si asupra auditiei si olfactiei.

Desi doua organisme pot contine aceeasi cantitate de informatie genetica (gene) in genomul lor, ele pot fi fenotipic foarte diferite

27. senescenta

-are la baza fenomene de ereditate extranucleara cu localizare in citoplasma, legate in stadiul tanar de ADNmit sau plasmidic, dar devenite libere in citopl- in stadiul de senescenta

28. transductia

-este un proces complex in care are loc transferul AND de la un organism la altul, prin intermediul unui agent intermediar (vector viral

-exista 2 tip de transductie: generalizata si specializata(mediata de fagi temperati)