Лекционный курс по биологии для студентов специальности Лечебное дело

Тема: «Молекулярные основы наследственности. Структурная и химическая организация ДНК и РНК. Ген как единица
наследственности. Этапы биосинтеза белка»
Лекция № 3

План
Структурная и химическая организация ДНК
Структурная и химическая организация РНК
Строение генов прокариот и эукариот
Этапы биосинтеза белка
Регуляция экспрессии генов у прокариот и эукариот

В 1953 г. молодые ученые из Кембриджского университета Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик представили трехмерную модель молекулы ДНК – двухцепочечная правозакрученная спираль

Нуклетиды
Пурины
Аденин –А Гуанин -G
Пиримидины
Цитозин –С Тимин –Т Урацил –U (в РНК
вместо Т)

Первичная структура ДНК – полинуклеотидная цепь
5’
3’
5’
3’

Вторичная структура ДНК –
две комплементарные друг другу и антипараллельные полинуклеотидные цепи, связанные водородными связями между азотистыми основаниями
Правило
3’
5’ Чаргаффа
A+G=T+C
5’
3’

Структура ДНК – две комплементарные друг другу и антипараллельные полинуклеотидные цепи (5’ -3’ и 3’-5’), связанные водородными связями между азотистыми основаниями

Третичная структура ДНК

Классы последовательностей ДНК
Повторяющиеся последовательности
(не транскрибируются) 45-50% генома.
Умеренно повторяющиеся последовательности.
Гены тРНК и белков, входящих в состав рибосом, гистонов и рРНК.
Уникальные участки с
неповторяющимися сочетаниями нуклеотидов.

РНК - рибонуклеиновые кислоты
Линейные молекулы, построенные подобно одной из цепей ДНК.
В отдельных областях образуют комплементарные связи.
РНК образуется по матрице ДНК.

Отличия ДНК от РНК
РНК - одноцепочечная молекула.
В нуклеотидах РНК вместо тимина
присутствует урацил (пиримидин).
Углеводом в РНК является рибоза, а не дезоксирибоза.
РНК распределены практически по всей клетке, а ДНК сосредоточена в ядре.
Содержание РНК в клетке сильно колеблется и зависит от интенсивности синтеза белка, содержание ДНК практически постоянно.

Основные отличия ДНК от РНК
ДНК
РНК

Виды РНК
- рРНК. Содержат до 5000 нуклеотидов, имеют линейную, разветвленную и петлевую структуры, образуются в ядрышках на рРНК
генах, входят в состав большой и малой
субъединиц рибосом.
- мРНК. Состоят из 300-3000 нуклеотидов.
Переносят генетическую информацию из ядра в цитоплазму, где используются рибосомами
для определения а.к. последовательности
полипептида согласно генетическому коду.
- т РНК. Короткие, образуются на тРНК генах, формируют похожие на лист клевера
структуры, служат для переноса а.к. к местам
синтеза белка рибосомами.

Функции ДНК
Хранение генетической информации
Передача генетической информации
Реализация генетической информации

Генетический код. Триплетные кодоны мРНК и соответствующие им аминокислоты

Механизм репликация ДНК
геликаза
праймаза
лигаза
лидирующая цепь
отстающая цепь
фрагмент
Оказаки
РНК
прай
мер
ДНК-
полимераза
ДНК-
полимераза
III
ДНК-
полимераза
III

Центральная догма молекулярной биологии:
ДНК
РНК
Трансляция
Реализация генетической информации
Белок
Признак

www.xumuk.ru
Этапы созревания мРНК у эукариот

Этапы трансляции

Ген
Ген - это участок молекулы ДНК,
включающий
последовательности
регуляторные
и
соответствующий одной
единице
транскрипции, в которой находится информация о структуре одной полипептидной цепи или молекулы РНК.

Классификации генов
РНК-кодирующие
Белок-кодирующие
Митохондриальные
Структурные
Функциональные:
-модуляторы (супрессоры, активаторы, модификаторы)
-регуляторы и операторы
Конститутивные
Регулируемые (индуцибельные)

Оперон — функциональная единица генома у прокариот, в состав которой входят цистроны (гены, единицы транскрипции), кодирующие совместно или последовательно работающие белки и объединенные под одним (или
несколькими) промоторами.
Такая функциональная организация позволяет эффективнее регулировать транскрипцию этих генов.
Концепцию оперона для прокариот
предложили в 1961 году французские ученые Жакоб, Моно, Львов за что получили
Нобелевскую премию в 1965 году.

Начинается и заканчивается
оперон
регуляторными
областями — промотором в начале и терминатором в конце, кроме этого, каждый отдельный цистрон может иметь в своей структуре собственный промотор и/или терминатор.

промоторы
Гены эукариот имеют прерывистую структуру (кодирующий фрагмент – экзон, некодирующий фрагмент – интрон) и кодируют только один белок
Единица транскрипции
Регуляторные элементы
Регуля- торные элементы
Генетическая система эукариот
транскриптон

Особенности реализации генетической информации у
прокариот и эукариот

present5.com

Модификация хроматина

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:
Назовите основные принципы организации нуклеиновых кислот.
Чем молекула ДНК отличается от РНК?
Опишите основные виды и функции РНК.
Перечислите и охарактеризуйте основные свойства
генетического кода.
Каким образом осуществляется передача наследственной информации? Какие ферменты участвуют в репликации ДНК?
Каковы сходства и различия в структурной организации генов прокариот и эукариот?
Как осуществляется регуляция экспрессии генов прокариот и эукариот?
Что такое центральная догма молекулярной биологии?
Назовите основные этапы транскрипции и трансляции. Перечислите и охарактеризуйте сходства и отличия у прокариот и эукариот.
Регуляция экспрессии генов: основные точки.