Video epigeneettisestä geenitoiminnan säätelystä
Video proteiinisynteesistä
/ Videot ovat ulkoisiin palveluihin ja niissä saattaa olla saavutettavuuden esteitä.

Mikä on geeni ja miten geenien toimintaa säädellään?

Geenit eli perintötekijät ovat DNA-molekyylin jaksoja, jotka toimivat ohjeena jonkin RNA-molekyylin rakentamiseen ja näin ollen sisältävät ohjeet myös proteiinien valmistamiseksi. Aitotumallisissa soluissa on DNA: ta ja geenejä on tuman lisäksi myös mitokondrioissa ja kasveilla viherhiukkasissa. Geneettinen informaatio on tallennettuna DNA:han nukleotidien neljän emäsosan (A, T, C ja G) vaihtelevana järjestyksenä. Kolme peräkkäistä emästä muodostavat kodonin eli kolmikon, joka proteiinisynteesissä tulkitaan tietyksi aminohapoksi. Geenien toiminta vaikuttaa kaikkien eliöiden ulkoasuun ja ominaisuuksiin.



wikimedia commons / Geeni on DNA-jakso

Tumallisten eliöiden geenit ovat valtaosin inaktiivisia ja soluilla on lukuisia eri tapoja aktivoida geenejä. Näistä tavoista käytetään nimitystä geeninsäätely tai geenien ilmenemisen säätely. Tumallisten solujen geenit koostuvat säätelyalueesta ja koodaavasta alueesta. Säätelyalue jaetaan vielä tarkemmin esim. tehostajajaksoihin ja juuri ennen koodaava aluetta olevaan promoottoriin. Koodaava alue taas jaetaan introneihin ja eksoneihin. Jotta geenin koodaavan alueen luenta voi alkaa, säätelyalueelle pitää kiinnittyä säätelytekijöitä ja tämän jälkeen RNA-polymeraasi pystyy kiinnittymään promoottoriin ja geenin koodaavaan alueeen luenta voi alkaa. 


wikimedia commons /RNA-polymeraasi kiinnittyy promoottoriin

Aitotumaiset solut voivat siis säädellä geeniensä toimintaa ainakin seuraavasti:

a) Aktivoimalla tai inaktivoimalla geenejä säätelyalueen kautta.
b) Vaihtoehtoisella silmukoinnilla voidaan tuottaa erilaisia proteiineja samasta geenistä.
c) Kontrolloimalla lähetti-rna:n ja proteiinien hajoamisnopeutta.
d) Kromatiinirakennetta muokkaamalla, jolloin geenitoimintaa voidaan muuttaa
jopa sukupolvien yli. Tätä kutsutaan epigeneettiseksi säätelyksi.


Proteiinisynteesi (valkuaisaineiden valmistus) alkaa aitotumallisilla soluilla tumasta.

a) Transkriptio: Seuraavaksi RNA-polymeraasi tarttuu säätelyalueella promoottoriin ja alkaa valmistaa DNA:n mallijuosteen (template strand, templaatti-dna) ohjeen mukaan yksijuosteista esiaste- RNA:ta.
RNA-polymeraasi osaa purkaa DNA:n kaksoiskierteen transkriptiota varten.
Esiaste-RNA valmistuu emäspariperiaatteen mukaisesti, paitsi että tymiini-emäsosan tilalle tulee RNA:han urasiili-emäsosa.


wikipedia commons / emäsparisääntö

Täydennä puuttuvat kolmikot:

DNA- mallijuoste TAC / GGG / TAT / CGA /AAA

• lähetti-RNA AUG /

HUOM! Proteiinisynteesitehtävissä ja aminohappotaulukoissa ei pystytä ottamaan huomioon silmukointivaihetta. Yleensä tehtävissä on vain pieni pätkä DNA:n kolmikoita, joiden voi ajatella sijaitsevan tärkeässä eksonissa ja näin transkriptiossa valmistuu suoraan lähetti- RNA:ta. 

b) Aitotumallisissa soluissa transkription jälkeen esiaste-RNA:ta pitää vielä muokata silmukoimalla siitä intronit pois. Vaihtoehtoisen silmukoinnissa voidaan poistaa myös osa eksoneista, jolloin saamasta geenistä saadaan tuotettua erilaisia lähetti- RNA- molekyylejä ja myöhemmin erilaisia proteiineja. Valmis lähetti-RNA kuljetetaan tumahuokosen kautta solulimaan. 

c) Translaatio: Lähetti-RNA tarttuu ribosomiin, joka liukuu lähettiä pitkin, kunnes saavuttaa aloituskolmikon. Lähetti- RNA:n kolmikoiden (kodoni) ohjeen mukaisesti siirtäjä-RNA, jolla on sopivat kolmikko (antikodoni), tuo tietyn aminohapon. Aminohapot kiinnittyvät toisiinsa peptidisidoksin ja näin alkaa syntyä aminohappoketjua. 

Täydennä puuttuvat kolmikot:

lähetti- RNA AUG / CCC / AUA / GCU /UUU

siirtäjä-RNA UAC / ???

Siirtäjä- RNA:n kuljettamat aminohapot (20 erilaista) saadaan selville aminohappotaulukoista. Muista katsoa taulukon tiedoista, minkä perimän molekyylin mukaan taulukko on laadittu. Esimerkiksi alla oleva taulukko on laadittu lähetti-RNA:n mukaan.


Esimerkin proteiinin primaarirakenne eli aminohappojärjestys on: ?


wikimedia commons / Lähetti- RNA:n mukainen aminohappotaulukko 


Proteiinit ovat solun toiminnan kannalta erittäin keskeisiä molekyylejä. Ne toimivat mm. entsyymeinä eli katalysoivat solulle tärkeitä biokemiallisia reaktioita, rakenneosina ja osallistuvat aineiden kuljetukseen. Proteiinin oikealle toiminnalle on tärkeätä sen kolmiuloitteinen muoto ja oikeanlainen laskostuminen.

Proteiinien rakennetta voidaan tarkastellaan yleensä neljällä eri tasolla. Se järjestys, jossa aminohapot ovat toisiinsa kiinnittyneenä peptidisidoksin on proteiinin primäärirakenne. Primaarirakenne syntyy siis jo heti translaatioissa, mutta proteiini ei suinkaan vielä ole valmis. Sen muokkaaminen jatkuu usein solulimakalvostolla ja Golgin laitteessa.

Proteiinin sekundäärirakenne tarkoittaa proteiinin kierteitä ja laskoksia, jotka syntyvät, kun jotkin aminohapot vetävät toisiaan puoleensa vetysidoksin.

Tertiäärirakenteessa sekundäärirakenteen laskokset ja kierteet vuorovaikuttavat vielä toistensa kanssa ja syntyy lisää kemiallisia sidoksia esimerkiksi rikkisidoksia. Nyt proteiini on saanut kolmiulotteisen rakenteensa. 

Jos kaksi tai useampia tertiaarirakenteen polypeptidiketjuja liittyy vielä yhteen käytetään tästä nimitystä kvartaarirakenne.

syksy 2017 t. 4 Mitä proteiinisynteesin vaiheita hemoglobiinin rakenteen muodostuminen edellyttää?
https://drive.google.com/file/d/0B8mp8NzkIDTRVXROS0Z4S3NrMlk/view
YTL:n hyvän vastauksen piirteet (syksy 2017)
https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2017_S/2017_s_bi.pdf

syksy 2016 t.1 Soluelinten osallistuminen proteiinien valmistukseen.
https://drive.google.com/file/d/0B8Ec8LLK7gzHN2hmdDVVWGYtQlk/view
YTL:n hyvän vastauksen piirteet (syksy 2016)
https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2016_S/2016_S_BI.pdf

kevät 2016 t. Proteiinisynteesitehtävä
https://drive.google.com/file/d/0Bw3oPkjh-TYLYkJBSTRVWC02U0E/view
YTL:n hyvän vastauksen piirteet (kevät 2016)
https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2016_K/2016_K_BI.pdf