Слайды и текст доклада
Pic.1
Матричные биосинтезы
Pic.2
Матричные биосинтезы При биосинтезе белков и нуклеиновых кислот матрицей служат нуклеиновые кислоты. Матрица в ходе матричного синтеза не расходуется и может использоваться многократно.
Pic.3
Существует три основных типа матричных биосинтезов. Биосинтез ДНК (репликация ДНК) с использованием в качестве матрицы уже существующих молекул ДНК. Биосинтез РНК на матрице ДНК (транскрипция). …
Pic.4
Основной постулат молекулярной биологии
Pic.5
Генетическая организация генома млекопитающих Гаплоидный геном каждой клетки представлен 3,5*10 парами оснований и состоит из 23 пар хромосом. Это достаточно для кодирования 1,5 мм пар генов. В …
Pic.6
ДНК генома делят на: Уникальные (неповторяющиеся) последовательности ДНК. Они кодируют белки. Повторяющиеся последовательности ДНК. Составляют 20-30% генома. Высоко повторяющиеся последовательности …
Pic.7
Строение ДНК Молекула ДНК среднего размера имеет длину 4 см. содержит 150 000 000 нуклеотидных пар. Общая длина ДНК в 23 парах хромосом человека 1,5 м. Первичная структура ДНК характеризуется видовой …
Pic.8
Первичная структура ДНК: порядок чередования дезоксирибонуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Мононуклеотиды связаны 3`-5` -фосфодиэфирными связями.
Pic.9
Вторичная структура ДНК: Двойная спираль, которая удерживается за счёт водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями.
Pic.10
Хроматин – комплекс белка с ядерной ДНК. 2/3 хроматина –белки. 1/3 хроматина – ДНК. в хроматине содержится до 10% РНК. Белки, связывающиеся с ДНК делятся на 2 группы: гистоны, негистоновые белки.
Pic.11
Уровни организации хроматина
Pic.12
Уровни организации хромосомы
Pic.13
Гистоны Молекулярная масса 20 000. Хроматин содержит 5 типов гистонов: Н2А, Н2В, Нз,Н4 (нуклеосомные гистоны), Н1. Нуклеосома - фрагмент ДНК, взаимодействующий с комплексом гистонов.
Pic.14
Гистоны Н1 связываются с ДНК в межнуклеосомных участках (линкерных последовательностях) и защищают эти участки от действия нуклеаз.
Pic.16
Негистоновые белки регуляторные белки, белки, участвующие в матричном биосинтезе.
Pic.17
Строение РНК Первичная структура РНК: порядок чередования рибонуклеозидмонофосфатов в полинуклеотидной цепи. Вторичная структура РНК: За счёт водородных связей между комплементарными азотистыми …
Pic.18
Гибридизация Данный метод применяют для изучения видовой специфичности нуклеиновых кислот. Метод основан на способности ДНК к денатурации при нагревании (80-90) и ренатурации при последующем …
Pic.19
Репликация воспроизведение (удвоение) молекул ДНК в процессе деления клетки. процесс синтеза дочерней ДНК на матрице ДНК. Структура дочерней ДНК аналогична родительской ДНК.
Pic.20
Функции ДНК сохранение генетической информации, воспроизведение генетической информации, реализация генетической информации,
Pic.21
Механизм репликации ДНК– полуконсервативный. В каждой дочерней молекуле одна нить является старой, а другая – вновь синтезированной.
Pic.22
Постулаты Корнберга (1955 г) Для синтеза ДНК нужны нуклеозидтрифосфаты. Реакция идёт только в присутствии уже готовой ДНК, выполняющей роль матрицы. Поскольку в молекуле ДНК нуклеотидные остатки …
Pic.23
Синтез нуклеиновых кислот происходит в ядре и митохондриях
Pic.24
Этапы репликации. Инициация репликации. Инициация репликации происходит в нескольких точках хромосомы. Точки инициации репликации- ориджины репликации.
Pic.25
Во время миграции репликативной вилки происходит разделение цепей родительской ДНК с участием ДНК-хеликазы.
Pic.26
Далее действует раскручивающий белок.
Pic.27
ДНК-полимераза α катализирует синтез короткого (до 10 нуклеотидов) олигонуклеотида, то есть праймера, с которого начинается синтез ДНК. ДНК-полимераза α катализирует синтез короткого (до 10 …
Pic.28
Элонгация репликации – репликация обеих материнских цепей ДНК и связывание друг с другом фрагментов новообразованных цепей ДНК. Обе дочерние молекулы сохраняют связь с родительской. Хромосома имеет …
Pic.29
Элонгация репликации
Pic.30
После завершения репликации происходит метилирование нуклеотидных остатков вновь образованных цепей ДНК. После завершения репликации происходит метилирование нуклеотидных остатков вновь образованных …
Pic.31
Теломераза обеспечивает восстановление недореплицированных 5`-концов.
Pic.32
Схема удлинения 3`-конца ДНК с помощью РНК-содержащего фермента теломеразы.
Pic.33
Ферменты репликации ДНК-топоизомераза (нуклеаза) разрывает цепь ДНК (3`-5`-фосфодиэфирную связь), а в конце репликации зашивает надрезы. ДНК-хеликаза расплетает двойную спираль ДНК. Белки, …
Pic.34
ДНК-полимеразы имеют цинк в активном центре, для реакции необходим магний. ДНК-полимераза α синтезирует РНК (праймер, затравка) длиной до 10 нуклеотидов. ДНК-полимераза δ продолжает синтез новой …
Pic.35
Механизм действия ДНК-полимеразы
Pic.36
Расположение ферментов репликации
Pic.38
Репарация ошибок и повреждений ДНК Молекула ДНК подвергается спонтанным (ошибки репликации) и индуцированным повреждениям (УФО, радиация, химические вещества). Снижение активности ферментов репарации …
Pic.39
Деградация и репарация ДНК Дефектная область одной цепи ДНК может быть исправлена по неповреждённой комплементарной цепи. Одноцепочечные разрывы ДНК, вызванные ионизирующей радиацией, может быть …
Pic.40
Ферменты репарации ДНК-N-гликозидазы обнаруживают и удаляют повреждённые основания ДНК. ДНК-инсертаза присоединяет основания к дезоксирибозе. Эндонуклеаза определяет повреждения и гидролизует …
Pic.41
Репарация ДНК по механизму вырезания нуклеотидов
Pic.46
Синтез ДНК на матрице РНК (обратная транскрипция) Фермент обратная транскриптаза (ревертаза, РНК-зависимая ДНК-полимераза) был обнаружен в 1970 году Балтимором и Теминым.
Pic.47
Обратная транскриптаза Сначала синтезирует РНК-ДНК-гибрид. Затем фермент РНКаза Н удаляет РНК-цепь, оставшаяся ДНК-цепь служит матрицей для синтеза второй цепи ДНК. Возникает двухцепочечная …
Pic.49
Транскрипция- синтез РНК на матрице ДНК.
Pic.50
т-РНК ЦЦА конец соответствует месту присоединения АМК, Псевдоуридиновая петля обеспечивает связывание аминоацил-тРНК с поверхностью рибосомы. Дигидроуридиновая петля – место для узнавания …
Pic.52
Синтез идёт из нуклеозидтрифосфатов. Синтез идёт из нуклеозидтрифосфатов. В синтезе участвует ДНК-зависимая-РНК-полимераза. Синтез РНК идёт в направлении от 5`к 3`-концу. Фермент присоединяется к …
Pic.53
Промотор РНК-полимераза связывается с одной цепью нативной молекулы ДНК в определённой точке (промоторе), вызывая расплетение двойной спирали, где и происходит синтез. РНК-полимераза I участвует в …
Pic.54
Транскрипция- биосинтез матричных РНК.
Pic.55
Экспрессия генов (поток генетической информации) Экспрессия генов (поток генетической информации) включает транскрипцию и трансляцию. Отличия транскрипции от репликации: не требует синтеза праймера, …
Pic.56
м-РНК переносит информацию от ДНК в ядре до цитоплазмы, где она соединяется с рибосомами и служит матрицей, на которой происходит синтез белка, короткоживущая, локализована в ядре и цитоплазме, …
Pic.57
Расположение функциональных участков на молекуле м-РНК
Pic.58
В транскрипции различают три фазы инициация, элонгация, терминация. Элонгация идёт в направлении от 5`- к 3`- концу антипараллельно матричной цепи ДНК. Активация промотора происходит с помощью …
Pic.59
Процесс транскрипции
Pic.60
Посттранскрипционный процессинг- ферментативные превращения транскриптов, после чего они стают активными. Процессинг включает: кэпирование, сплайсинг, полиаденилирование, метилирование.
Pic.61
Посттранскрипционный процессинг м-РНК
Pic.62
Кэпирование присоединение остатка 7-метилгуанозина к 5`- концу молекулы и-РНК, что защищает РНК от ферментативного распада.
Pic.63
Полиаденилирование присоединение фрагментов АА УАА к 3`- концу и-РНК в ядре или цитоплазме. Это облегчает выход и-РНК из ядра и замедляет гидролиз в цитоплазме.
Pic.64
Сплайсинг генов В ядре происходит сплайсинг генов – ферментативное присоединение одного гена или части гена к другому, а также процесс удаления интронов и соединения экзонов при синтезе м-РНК.
Pic.65
Механизм сплайсинга
Pic.66
Эукариотические гены имеют фрагментарное строение: они состоят из нескольких значащих участков (экзонов), разделённых нетранслируемыми вставками (интронами). Эукариотические гены имеют фрагментарное …
Pic.67
Система экзонов и интронов в гене
Pic.68
Сплайсосома координирует сплайсинг. Сплайсосома- комплекс малых ядерных РНК и белков (малых ядерных нуклеопротеинов). Сплайсосома координирует сплайсинг. Сплайсосома- комплекс малых ядерных РНК и …
Pic.69
Контроль на уровне транскрипции
Pic.70
Посттранскрипционная модификация т-РНК у т-РНК на 3`-конце формируется акцепторный участок, а в средней части молекулы – антикодон.
Pic.71
Посттранскрипционная модификация пре-рРНК В ходе посттранскрипционной модификации пре-рРНК и связывания со специфическими белками образуется рибосома.
Pic.72
Рибосомы – нуклеопротеиды. Рибосомы характеризуют по скорости их седиментации в центрифужном поле, которая количественно выражается константой седиментации S , выражаемой в единицах Сведберга. 80 S – …
Pic.73
Рибосома состоит из двух субчастиц (30 S + 50 S). В меньшей субъединице содержится 20 белков. В большей содержится 30 белков. На большой субъединице находятся 2 центра: А и Р.
Pic.74
Структура субчастиц рибосом
Pic.75
Полисома объединяет 4-5 рибосом вместе с м-РНК.
Pic.76
Генетический код – способ записи информации об аминокислотах с помощью нуклеотидов.
Pic.78
Свойства генетического кода. Триплетность. Одна АМК кодируется тремя нуклеотидами. Вырожденность. Несколько кодонов кодируют одну и ту же АМК. Однозначность и специфичность. Каждому кодону …
Pic.79
Аминоацил-тРНК-синтетазы имеют три центра связывания: для АМК, для т-РНК, для АТФ.
Pic.80
Активация аминокислоты Требуется: аминокислота, т-РНК, АТФ, ионы магния, кодазы.
Pic.81
Активация аминокислоты
Pic.82
Схема образования аминоацил-тРНК
Pic.83
Трансляция – синтез белка на матрице РНК. ДНК – код АТГ, и-РНК – кодон УАУ, т –РНК – антикодон АУГ.
Pic.84
Этапы трансляции инициация, элонгация, терминация.
Pic.85
Инициация Инициирующий кодон – АУГ. Рост цепей идёт с N-конца. Синтез начинается с N-формилметионина. Необходимые компоненты: рибосомы, инициирующий кодон, инициаторная аминоацил-тРНК, факторы …
Pic.86
Процесс формилирования предотвращает участие аминогруппы АМК в образовании пептидной связи и обеспечивает синтез белка в направлении от аминогруппы к карбоксильной. Процесс формилирования …
Pic.87
Образование инициаторного комплекса Осуществляется путём присоединения белковых факторов, формилметионин-тРНК, ГТФ к малой субчастице рибосомы, к которой комплементарно антикодону присоединяется …
Pic.88
Расположение функциональных центров на малой и большой субчастицах рибосомы
Pic.89
Элонгация трансляции Необходимо: т-РНК, АМК, ГТФ, ионы магния, рибосомы, факторы элонгации, м-РНК
Pic.90
Формилметионин-тРНК поступает сначала на А-центр, а потом на Р-центр. Формилметионин-тРНК поступает сначала на А-центр, а потом на Р-центр. Участок А получает другую АМК. Для этого необходим ГТФ. …
Pic.92
Реакция транспептидации
Pic.93
Главное событие транслокации – перемещение пептидил-тРНК Главное событие транслокации – перемещение пептидил-тРНК из А в Р-участок рибосомы. Антикодон тянет за собой кодон матрицы, приводя к …
Pic.94
Для синтеза одной пептидной связи Для синтеза одной пептидной связи нужно 4АТФ: 2 АТФ - на активацию АМК и 2 ГТФ - на включение АМК т-РНК в А-центр и транслокацию.
Pic.95
Терминация Необходимы: рибосомы, факторы терминации (3), м-РНК, терминирующие кодоны УАГ, УАА, УГА. От рибосомы отделяется белок, т-РНК, м-РНК. м-РНК распадается до рибонуклеотидов.
Pic.96
Терминация трансляции
Pic.97
Синтез митохондриальных белков 2% клеточной ДНК находится в митохондриях. Белки, синтезируемые в митохондриях, нерастворимы и участвуют в организации структуры митохондрий.
Pic.98
Посттрансляционная модификация формирование третичной и четвертичной структур – фолдинг (участвуют шапероны), ограниченный протеолиз. присоединение коферментов, простетической группы, …
Pic.99
Ингибиторы белкового синтеза 50% антибиотиков являются ингибиторами белкового синтеза, 20% - антибиотиков ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот. Репликацию нарушают антибиотики, химические яды, …
Pic.100
Ингибиторы репликации Антибиотики (новобиоцин, митомицин) Аналоги азотистых оснований и нуклеозидов (5-бромурацил, 5-фтордезоксиурацил) Алкилирующие агенты (иприт) Мутагены (уретан, гидроксиламин, …
Pic.101
Ингибиторы синтеза нуклеотидов применяются при лечении лейкозов, опухолей, вирусных заболеваний. Они прекращают репликацию ДНК и деление клеток.
Pic.102
Аналоги нуклеозидов (ИДУ) применяют при лечении вирусных гепатитов. ИДУ отличаются от тимидина лишь тем, что у 5 углеродного атома метильная группа заменена на атом йода. Блокируется синтез ДНК.
Pic.103
Аметоптерин структурный аналог фолиевой кислоты, ингибирует дегидрофолатредуктазу, конкурирует с фолиевой кислотой за фермент, так как структурно похож на неё, но коферментом быть не может. Он …
Pic.104
Ингибиторы транскрипции Антибиотики Аналоги нуклеозидов (кордицепин, цитозинарабинозид) Алкалоиды (винкристин, винбластин – противоопухолевые препараты) Яды и токсины
Pic.105
Ингибиторы трансляции Антибиотики. Тетрациклин тормозит связывание аминоацил-тРНК с А-центром в рибосоме. Эритромицин тормозит активность пептидилтранслоказы в процессе трансляции, Хлоранфеникол …
Pic.106
Действие антибиотиков на белковый синтез
Pic.107
Влияние облучения на синтез белков Наиболее чувствительны ткани в состоянии митоза (костный мозг, эпителий кишечника). Наиболее устойчивы - клетки ЦНС. Если повреждаются соматические клетки, то они …
Pic.108
При облучении активируется СРО гибель клетки, мутации, торможение деления.
Pic.109
Действие на репликацию мутации типа делеции, нарушается связь ДНК с гистоновыми и негистоновыми белками, хромосомные аберрации, тормозится репарация ДНК.
Pic.110
Влияние облучения на транскрипцию. подавление активности ферментов транскрипции, нарушение процессинга РНК. Влияние облучения на трансляцию. тормозится сборка инициаторного комплекса, происходит …
Pic.111
Мутации – разнообразные изменения генома. Мутагены – вещества, вызывающие изменения в генах. Обычно зародыш с изменёнными генами организм матери отторгает (выкидыши составляют 15% исходов …
Pic.112
Действие мутагенов
Pic.113
Точечные мутации – в ДНК изменён один нуклеотид. Транзиция – изменение последовательности нуклеотидных пар. АТ ГЦ. Трансверсия (перевёрты). АТ ТА. Вставка нуклеотидов. Делеция – выпадение нуклеотидов.
Pic.114
Антимутагены в-каротин, витамины А, С, Е, селен (чеснок, макароны, молоко, морские продукты).
Pic.115
Генная инженерия – прикладное направление молекулярной генетики, исследующее возможности и способы создания лабораторным путём генетических структур и наследственно изменённых организмов. Генная …
Pic.116
Цели генной инженерии Генетическая модификация микроорганизмов для увеличения количества и улучшения качества изначально вырабатываемого данным организмом продукта. Перенос генов млекопитающих и …
Pic.117
Достижения генетической инженерии С помощью бактерий синтезирован соматотропин, инсулин. Воспроизведён синтез E. Coli человеческого а-интерферона. Получена безопасная вакцина против ящура.
Pic.118
Синтез инсулина Синтез инсулина при помощи методов генной инженерии
Скачать презентацию
Если вам понравился сайт и размещенные на нем материалы, пожалуйста, не забывайте поделиться этой страничкой в социальных сетях и с друзьями! Спасибо!