Molbiol_1_MV_08

Содержание

Слайд 2

Молекулярная биология

наука об информационных процессах в клетке, протекающих на молекулярном уровне

Молекулярная биология наука об информационных процессах в клетке, протекающих на молекулярном уровне

Слайд 3

Потенциальное разнообразие белков огромно – 20n,
где n – длина цепочки (в

Потенциальное разнообразие белков огромно – 20n, где n – длина цепочки (в
среднем 300 а.к.)
Каждый организм синтезирует лишь малую часть из этого многообразия –
белки с определенной первичной последовательностью
Откуда он знает – какие?

Слайд 4

вся информация о строении клеток и организма в целом, записанная в молекулах

вся информация о строении клеток и организма в целом, записанная в молекулах
ДНК
Необходима для синтеза всех НЕрегулярных полимеров

Генетическая информация

Слайд 5

Матричный
Усиления в результате многократного копирования

Принципы передачи информации

Матричный Усиления в результате многократного копирования Принципы передачи информации

Слайд 6

Вспомним сначала, что нужно для синтеза регулярного полимера – например, полисахарида:

А

А

А

А

+

мономеры

Вспомним сначала, что нужно для синтеза регулярного полимера – например, полисахарида: А
фермент
АТФ

А

Слайд 7

1. Матричный принцип

Что нужно для синтеза НЕрегулярного полимера?

А

Т

Т

Ц

+

Все то же самое +

1. Матричный принцип Что нужно для синтеза НЕрегулярного полимера? А Т Т
информация

?

Кто отвечает на вопрос?

Слайд 8

Молекула-матрица

Молекула, у которой фермент «спрашивает» какой мономер ставить на следующее место в

Молекула-матрица Молекула, у которой фермент «спрашивает» какой мономер ставить на следующее место
цепи
Ответ – в последовательности мономеров матрицы

Вывод:

Матрица сама должна быть
НЕрегулярным полимером!

Слайд 9

Николай Константинович Кольцов
1872-1940

1927

Идея о молекулах-матрицах

Николай Константинович Кольцов 1872-1940 1927 Идея о молекулах-матрицах

Слайд 10

Генонема
Рисунок Н.К. Кольцова

Кольцов считал, что матрицами могут быть белки.
О ДНК тогда

Генонема Рисунок Н.К. Кольцова Кольцов считал, что матрицами могут быть белки. О
знали мало и полагали ее простой по строению молекулой.

Слайд 11

1952

Окончательно доказано, что носитель наследственной информации – ДНК (Херши, Чейз)

ДНК –

1952 Окончательно доказано, что носитель наследственной информации – ДНК (Херши, Чейз) ДНК
матрица

Но она находится в ядре, а белки синтезируются в цитоплазме

Слайд 12

Центральная догма

ДНК

РНК

белок

Матрицами могут быть только нуклеиновые кислоты

Центральная догма ДНК РНК белок Матрицами могут быть только нуклеиновые кислоты

Слайд 13

ДНК

РНК

белок

Матричные синтезы, разрешенные по центральной догме

Не обнаружен

ДНК РНК белок Матричные синтезы, разрешенные по центральной догме Не обнаружен

Слайд 14

Центральная догма

ДНК

РНК

белок

Репликация

Транскрипция

Трансляция

Обратная
транскрипция

Репликация
РНК

Только РНК-вирусы

Ретро-РНК-вирусы
Другие организмы тоже получили от них этот фермент и используют

Центральная догма ДНК РНК белок Репликация Транскрипция Трансляция Обратная транскрипция Репликация РНК
в некоторых случаях

Слайд 15

Запрещенные матричные синтезы

Белки никогда не бывают матрицами

Запрещенные матричные синтезы Белки никогда не бывают матрицами

Слайд 16

По матричному принципу синтезируются все нерегулярные полимеры: ДНК, РНК, белки.
Но матрицами могут

По матричному принципу синтезируются все нерегулярные полимеры: ДНК, РНК, белки. Но матрицами
быть только нуклеиновые кислоты.

Слайд 17

Второй принцип матричных синтезов – принцип усиления

В ходе копирования информации становится больше

Второй принцип матричных синтезов – принцип усиления В ходе копирования информации становится

Зигота

Развитие многокле-
точного организма

Миллиарды копий ДНК

1 ген (участок ДНК) в клетке

Транскрипция

Миллионы молекул одного белка

тысячи РНК – копий одного гена

Трансляция

ДНК одной клетки

Репликация ДНК

Слайд 18

Из-за принципа усиления изменения в молекуле ДНК реализуются на макроуровне

Зигота

Развитие многокле-
точного организма

Все

Из-за принципа усиления изменения в молекуле ДНК реализуются на макроуровне Зигота Развитие
клетки копируют мутацию

Ген с мутацией в каждой клетке

Транскрипция

Все молекулы данного белка будут измененными

РНК

Трансляция

Содержит мутацию в ДНК

Репликация ДНК

Слайд 19

Репликация ДНК

Репликация ДНК

Слайд 20

Универсальный биологический процесс передачи генетической информации в поколениях клеток и организмов, благодаря

Универсальный биологический процесс передачи генетической информации в поколениях клеток и организмов, благодаря
созданию точных копий ДНК.
ДНК – единственная молекула клетки, способная к самоудвоению.

Слайд 21

Место репликации в клеточном цикле

Репликация ДНК всегда предшествует делению клетки.

Репликация

S-период
(Synthesis)

Интерфаза

Деление

Каждая дочерняя клетка

Место репликации в клеточном цикле Репликация ДНК всегда предшествует делению клетки. Репликация
получает точную копию всей ДНК

Слайд 22

Принципы репликации

1. Комплементарность
2. Антипараллельность
3. Полуконсервативность
4. Униполярность
5. Прерывистость
6. Потребность в затравке

Принципы репликации 1. Комплементарность 2. Антипараллельность 3. Полуконсервативность 4. Униполярность 5. Прерывистость 6. Потребность в затравке

Слайд 23

Полуконсервативность

Полуконсервативный

Консервативный

Дисперсионный

Полуконсервативность Полуконсервативный Консервативный Дисперсионный

Слайд 24

Репликон – расстояние между двумя сайтами начала репликации ori ~ 100 тыс.

Репликон – расстояние между двумя сайтами начала репликации ori ~ 100 тыс.
н.п.

У прокариот вся кольцевая молекула – один репликон

Прерывистость репликации

Слайд 25

Прерывистость репликации

ДНК одной хромосомы

ori

ori

Репликативные вилки

Прерывистость репликации ДНК одной хромосомы ori ori Репликативные вилки

Слайд 26

Прерывистость репликации

ДНК одной хромосомы

ori

3'

5'

3'

5'

5'

5'

3'

3'

Противоречие с принципом униполярности – расти может только 3'

Прерывистость репликации ДНК одной хромосомы ori 3' 5' 3' 5' 5' 5'
конец !

?

?

Слайд 27

Репликативная вилка

Униполярность:
Растущий конец новой цепочки – всегда 3'

3'

5'

3'

3'

Запаздывающая цепь

Лидирующая цепь

Направление движения вилки

Фрагменты

Репликативная вилка Униполярность: Растущий конец новой цепочки – всегда 3' 3' 5'
Оказаки

Слайд 28

Молекулярные машины

Комплекс белков и ферментов, действующих согласованно
Реплисома
Рибосома
Сплайсосома
Протеасома

Примеры
молекулярных

Молекулярные машины Комплекс белков и ферментов, действующих согласованно Реплисома Рибосома Сплайсосома Протеасома Примеры молекулярных машин
машин

Слайд 29

Молекулярная машина репликации

Молекулярная машина репликации

Слайд 30

1. Геликазы раскручивают двойную спираль

1. Геликазы раскручивают двойную спираль

Слайд 31

ДНК-
полимераза

праймаза
Праймер
РНК

2. Праймаза синтезирует РНК-затравку (праймер)

ДНК- полимераза праймаза Праймер РНК 2. Праймаза синтезирует РНК-затравку (праймер)

Слайд 32

Удаление праймера

3. ДНК-полимераза III синтезирует новую цепь ДНК
4. ДНК-полимераза I удаляет праймер

Удаление праймера 3. ДНК-полимераза III синтезирует новую цепь ДНК 4. ДНК-полимераза I
и заделывает брешь

5. Лигаза – сшивает концы.

Слайд 33

ДНК-полимераза использует нуклеотиды в виде 5' трифосфатов

Растущий 3‘ конец цепочки

Дезокси-нуклеотид трифосфат

5'

3'

5'

3'

ДНК-полимераза использует нуклеотиды в виде 5' трифосфатов Растущий 3‘ конец цепочки Дезокси-нуклеотид

Слайд 34

Свойства ДНК-полимеразы

1. Присоединяет по одному нуклеотиду с 3‘ конца растущей цепочки.
2. Требует

Свойства ДНК-полимеразы 1. Присоединяет по одному нуклеотиду с 3‘ конца растущей цепочки.
для начала работы спаренного 3‘ конца.
3. Отщепляет один нуклеотид назад, если он не спарен – т.е. исправляет свои ошибки.

Логически связанные свойства !

3'

Слайд 35

ДНК-полимераза исправляет ошибки

Если новый нуклеотид не спарен – фермент не может двигаться

ДНК-полимераза исправляет ошибки Если новый нуклеотид не спарен – фермент не может
дальше.

Тогда он выедает неверный нуклеотид и ставит другой.

Слайд 36

Скорость репликации ДНК

У прокариот – 1000 нуклеотидов /сек
У эукариот – 100 нуклеотидов

Скорость репликации ДНК У прокариот – 1000 нуклеотидов /сек У эукариот –
/сек
(медленнее, потому что ДНК сложно упакована – нуклеосомы и другие уровни упаковки)

Слайд 37

Выводы по репликации ДНК

В результате репликации каждая дочерняя клетка получает точную копию

Выводы по репликации ДНК В результате репликации каждая дочерняя клетка получает точную
всей ДНК содержавшейся в материнской клетке.
ДНК всех клеток одного организма – одинаковая, как по количеству молекул, т.е. хромосом, так и по их нуклеотидному составу.

Слайд 38

Мутации и системы репарации

Мутации и системы репарации

Слайд 39

Частота ошибок ДНК-полимеразы ~1٠10– 9
– 1 нуклеотид на миллиард.
Мутации – это

Частота ошибок ДНК-полимеразы ~1٠10– 9 – 1 нуклеотид на миллиард. Мутации –
случайные наследуемые изменения последовательности ДНК клетки.
Возникают как ошибки в нормальных клеточных процессах.
Эти процессы имеют высокую точность – но не абсолютную.

Слайд 40

Спонтанный уровень (внутренние причины мутаций):
Ошибки репликации
Ошибки деления клеток
Перемещение мобильных

Спонтанный уровень (внутренние причины мутаций): Ошибки репликации Ошибки деления клеток Перемещение мобильных
элементов
Мутагены – факторы среды, повышающие спонтанную частоту мутаций:
Химические вещества
Радиация
Вирусы

Слайд 41

Системы репарации

Белки, которые исправляют ошибки и повреждения в ДНК.
Дефекты этих систем ведут

Системы репарации Белки, которые исправляют ошибки и повреждения в ДНК. Дефекты этих
к тяжелым заболеваниям.

Пигментная ксеродерма – дефект системы репарации УФ-повреждений

Слайд 42

Основные понятия по теме «Репликация»

Место репликации в клеточном цикле
Принципы репликации
Лидирующая и запаздывающая

Основные понятия по теме «Репликация» Место репликации в клеточном цикле Принципы репликации
цепи
Состав ДНК клеток одного организма
Мутации как следствие ошибок в нормальных процессах. Спонтанный уровень мутаций – естественное явление, он неизбежен.

Слайд 43

Теломеры и теломераза

Дополнение к теме

Теломеры и теломераза Дополнение к теме

Слайд 44

Проблема укорочения концов у линейных ДНК

Сформулирована – А.М. Оловников, 1971
При каждой репликации

Проблема укорочения концов у линейных ДНК Сформулирована – А.М. Оловников, 1971 При
новые цепи должны укорачиваться с 5‘ концов
Почему? – Там выедается РНК-затравка, а достроить брешь ДНК-полимераза не может – нет спаренного конца.
При каждом делении хромосома теряет 50 н.п. на концах – теломерах.

Слайд 45

Адрес рисунка http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/f06pm/lect10.htm

Адрес рисунка http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/f06pm/lect10.htm

Слайд 46

Гипотеза Оловникова

Укорочение концов – это внутренние часы, отмеряющие время жизни многоклеточного организма

Гипотеза Оловникова Укорочение концов – это внутренние часы, отмеряющие время жизни многоклеточного
– число отпущенных ему делений, начиная с зиготы.
Как только теломеры «закончатся» – клетка больше не делится и погибает.

Слайд 47

Но почему тогда клетки зародышевой линии делятся бесконечно?

Оловников: должен существовать механизм удлинения

Но почему тогда клетки зародышевой линии делятся бесконечно? Оловников: должен существовать механизм
концов хромосом.
Теломераза – фермент, надстраивающий концы хромосом. Грейдер, Блакберн, 1985
содержит РНК длиной 150 нуклеотидов и осуществляет обратную транскрипцию
Теломераза и обратная транскриптаза – родственные белки, гомологичные по структуре и топологии.

Слайд 48

Теломераза

фермент, надстраивающий концы хромосом, содержит РНК.
удлинение происходит путем
обратной транскрипции:

РНК → ДНК

На

Теломераза фермент, надстраивающий концы хромосом, содержит РНК. удлинение происходит путем обратной транскрипции:
концах хромосом находятся длинные некодирующие повторы 5’ – ГГТ ТАГ – 3’
10-15 тысяч н.п. у человека

Слайд 51

Теломераза активна в клетках
зародышевого пути
эмбриональных
стволовых
раковых – поэтому

Теломераза активна в клетках зародышевого пути эмбриональных стволовых раковых – поэтому они
они бессмертны
Теломераза неактивна
в соматических клетках – ген для нее там, конечно же, есть, но выключен
Имя файла: Molbiol_1_MV_08.pptx
Количество просмотров: 34
Количество скачиваний: 0