Wprowadzenie do biologii molekularnej.

Materiay dydaktyczne wspfinansowane ze rodkw Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Spoecznego.

Biologia molekularna zajmuje si badaniem biologicznych czsteczek, ich struktur

chemiczn, ksztatem, genez i funkcjonowaniem. Zazbia si z biochemi, genetyk, biofizyk i cytologi. Gwnymi genetyk, biofizyk i cytologi. Gwnymi

czsteczkami bdcymi w centrum zainteresowa b.m. s kwasy nukleinowe

(DNA i RNA) oraz biaka.

Nowoczesna biologia narodzia si w XIX wieku.

Rok 1859 Karol Darwin publikuje ksik pt. The Origin of Species by Means of Natural Selection. Teoria dziki modyfikacjom wprowadzonym przez odkrycia genetyki i genetyki populacyjnej praktycznie obowizuje do chwili obecnej. Odnosi si ona jednak do wyjanienia sposobu przeksztacania jednych gatunkw w drugie. Inne sposobu przeksztacania jednych gatunkw w drugie. Inne zastosowania teorii Darwina s dyskusyjne.

Gregor (Johann) Mendel zakonnik (augustianin) na podstawie dowiadcze z groszkiem ogrodowym sformuowa zasady dziedziczenia nazwane pniej jego imieniem. Jego rodzice byli rolnikami. Prace dowiadczalne prowadzi w ogrodzie klasztornym w Brnie

Nowoczesna biologia narodzia si w XIX wieku.

dowiadczalne prowadzi w ogrodzie klasztornym w Brnie na Morawach w latach 1856-1864. Wyniki opublikowa w roku w 1866 w sabo znanym czasopimie Brneskiego Towarzystwa Historii Naturalnej.

Przykad ukadu jednego z dowiadcze Mendla.

pokolenie P

pokolenie F1

R R WW

R WR W

Genotyp organizmu skada si z wielu dyskretnych (osobnych)pakietw informacji, ktre nie zanikaj nawet jeli w jakim pokoleniu nie s uwidocznionejako obserwowalna cechaorganizmu fenotyp.Mendel nie zna natury tychpakietw informacji. Dzi wiemy,e s nimi geny zbudowane z DNA.pokolenie F1

pokolenie F2

W W

R R

z DNA.

Teoria komrkowa zostaa zaproponowana przez niemieckich badaczy mikroskopowych Matthiasa Schleidena i Theodora Schwanna w 1839 roku.

Wszystkie organizmy rolin i zwierzt s zbudowane z podstawowych jednostek zbudowane z podstawowych jednostek funkcjonalnych zwanych komrkami. Komrki powstaj z innych komrek (omnis cellula ex cellula). Jak powstaa pierwsza komrka u zarania ycia na Ziemi jest do tej pory przedmiotem spekulacji.

Schemat budowy typowej komrki eukariotycznej. Komrka ma zwykle rozmiar okoo kilkudziesiciu mikrometrw. W jej wntrzu znajduj si rnego typu elementy zwane organellami.

Najwikszym z nich jest ograniczone bonami jadro komrkowe zawierajce materia genetyczny jakim jest DNA, ktry jest poczony z biakami tworzc chromatyn. Inne organelle komrkowe

(np. mitochondria, lizosomy, aparat Golgiego) s rwnie otoczone pojedyncz lub podwjn bon. Due ziarnistoci widocznie jedynie w mikroskopie elektronowym to rybosomy, na ktrych odbywa si biosynteza biaka. Ksztat komrki, jej ruchliwo oraz transport wewntrzkomrkowy, a take

podzia komrki umoliwiaj biakowe elementy cytoszkieletu.

mitochondriumcentrosom

cytoszkielet

aparat Golgiegolizosomy

jdro komrkowe z chromatyn,z porami i jderkami

rybosomy

Schemat budowy komrki bakteryjnej (prokariotycznej). Komrka o rozmiarach kilku mikrometrw jest otoczona zrnicowan

morfologicznie cian. Pod ni wystpuje bona plazmatyczna. We wntrzu nie wystpuj otoczone bon organelle komrkowe. Brak jdra komrkowego. DNA nie wystpuje w postaci chromatyny typowej dla

eukariotw, ma on zwykle ksztat kolistej czsteczki. We wntrzu komrki wystpuj rybosomy. Wiele bakterii posiada witk

umoliwiajc poruszanie si w rodowisku wodnym.

Chromosom bakteryjny

Wi

ciana komrkowa

Bona plazmatycznaChromosom bakteryjny

Rybosomy Plazmidowe DNA

1 m

1869 po raz pierwszy wyizolowano DNA (Meischer). 1944 Tex Avery wykaza e DNA przenosi informacj genetyczn u bakterii. 1953 Watson i Crick zaproponowali przestrzenny model DNA na podstawie

danych krystalograficznych Franklin i Wilkinsa. 1957 Kornberg odkry polimeraz DNA. 1966 Nirenberg, Ochoa i Khorana odczytali kod genetyczny. 1972 w laboratoriach Cohena, Boyera i Berga opracowano metodologi

Kamienie milowe na drodze do poznania struktury i waciwoci DNA.

1972 w laboratoriach Cohena, Boyera i Berga opracowano metodologi klonowania DNA narodzia si inynieria genetyczna.

1975-1977 Sanger i Gilbert opracowali dwie rne metodologie sekwencjonowania DNA, metoda Sangera uywana jest do tej pory, przy jej pomocy zsekwencjonowano DNA czowieka.

1981-1982 powstanie transgenicznej myszy i muszki owocowej. 1985 Mullis i wsppracownicy opracowali metod amplifikacji DNA in vitro

zwan PCR (polymerase chain reaction), ktra zrewolucjonizowaa biologi i diagnostyk molekularn.

2000 grupa uczonych wspieranych przez agencje rzdowe (gwnie USA) oraz prywatna firma Celera opublikoway wstpn wersj sekwencji ludzkiego genomu.

Na podstawie: Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2002)

1. Struktura DNA i chromatyny.2. Replikacja DNA.3. Transkrypcja i obrbka RNA.4. Regulacja ekspresji genw.

Cykl wykadw skada si z nastpujcych tematw.

4. Regulacja ekspresji genw.5. Translacja czyli biosynteza biaek.6. Naprawa DNA i rekombinacja DNA.7. Organizacja genomu czowieka i sekwencjonowanie DNA.8. Biologia molekularna wirusw.9. Cykl komrkowy i nowotwory.

Materiay dydaktyczne wspfinansowane ze rodkw Unii Europejskiej w ramach

Europejskiego Funduszu Spoecznego. Europejskiego Funduszu Spoecznego.