МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА

Содержание

Слайд 2

Если Вы НЕ ЗНАЕТЕ: 1. Что такое репликация транскрипция процессинг трансляция

Если Вы НЕ ЗНАЕТЕ: 1. Что такое репликация транскрипция процессинг трансляция 2. Из

чего состоит ДНК РНК белок НА ЭКЗАМЕН ДАЖЕ НЕ ПРИХОДИТЕ !!!
Слайд 3

УРОВНИ ТОНКОЙ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ХРОМАТИНА СПб., 2013 http://www.cytspb.rssi.ru/education/chikhirzhina_structure_chromatine_2013.pdf КОНИЧЕВ А. С.

УРОВНИ ТОНКОЙ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ХРОМАТИНА
СПб., 2013
http://www.cytspb.rssi.ru/education/chikhirzhina_structure_chromatine_2013.pdf
КОНИЧЕВ А. С. Молекулярная биология. М.:

Академия, 2012
ЖИМУЛЕВ И.Ф. Общая и молекулярная генетика.
Издатель: Сибирское университетское издательство, 2007
http://www.biblioclub.ru
МАТЕРИАЛЫ С САЙТА КАФЕДРЫ ГЕНЕТИКИ
genetics.kemsu.ru

Рекомендуемая литература

Слайд 4

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. Словарик

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

Словарик

Слайд 5

Словарь Хроматин – это вещество хромосом – комплекс ДНК и белков

Словарь

Хроматин – это вещество хромосом – комплекс ДНК  и белков
Нуклеиновые кислоты

– это линейные биополимеры (полинуклеотиды), построенные из мононуклеотидов, соединенных фосфодиэфирными связями
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота
РНК – рибонуклеиновая кислота
Нуклеозиды – содержат азотистое основание и рибозу (β-D-рибофуранозу) или дезоксирибозу (2-дезокси-β-D-рибофуранозу)
Нуклеотиды – это фосфаты нуклеозидов
Слайд 6

1868 г. Швейцарский патологоанатом Иоган Фридрих Мишер выделил из клеточного ядра

1868 г.
Швейцарский патологоанатом Иоган Фридрих Мишер выделил из клеточного ядра новое

вещество, которое он назвал нуклеином (лат. nucleus – ядро), о чем сообщил в 1869 г. (подробные данные были опубликованы в 1890 г., уже после смерти Мишера).

Историческая справка

Johan Friedrich Miescher,
1811–1887

Слайд 7

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. Строение нуклеиновых кислот

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

Строение нуклеиновых кислот

Слайд 8

Компоненты нуклеиновых кислот структурными единицами НК являются нуклеотиды, которые состоят из

Компоненты нуклеиновых кислот

структурными единицами НК являются нуклеотиды, которые состоят из гетероциклического

азотистого основания, моносахарида (пентозы) и остатка фосфорной кислоты

фосфатная группа присоединена к 5’-атому углерода моносахаридного остатка 5'-фосфоэфирной связью
основание – к 1’-атому N-гликозидной связью

Слайд 9

Номенклатура нуклеотидов Пуриновый и пиримидиновый нуклеотиды

Номенклатура нуклеотидов

Пуриновый и пиримидиновый нуклеотиды

Слайд 10

Нуклеотиды – фосфорные эфиры нуклеозидов. В зависимости от числа остатков фосфорной

Нуклеотиды – фосфорные эфиры нуклеозидов.
В зависимости от числа остатков фосфорной

кислоты различают: нуклеозидмонофосфаты (НМФ), нуклеозиддифосфаты (НДФ), нуклеозидтрифосфаты (НТФ)
Слайд 11

Строение нуклеоидов. Азотистые основания производные пиримидинового и пуринового гетероциклов (нумерация атомов в основаниях записывается внутри цикла)

Строение нуклеоидов. Азотистые основания

производные пиримидинового и пуринового гетероциклов (нумерация атомов в

основаниях записывается внутри цикла)
Слайд 12

Строение нуклеотидов. Сахара. представлены рибозой (в составе РНК), либо дезоксирибозой (в

Строение нуклеотидов. Сахара.

представлены рибозой (в составе РНК), либо дезоксирибозой (в составе

ДНК).
Номера атомов записывают с внешней стороны цикла и к цифре добавляют штрих 1', 2', 3', 4' и 5'
Слайд 13

Значение нуклеотидов

Значение нуклеотидов

Слайд 14

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. Обмен нуклеотидов

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

Обмен нуклеотидов

Слайд 15

Обмен нуклеотидов Пищевые пурины и пиримидины мало используются для синтеза нуклеиновых

Обмен нуклеотидов

Пищевые пурины и пиримидины мало используются для синтеза нуклеиновых кислот.


до 90% пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов синтезируются из простых предшественников de novo
Слайд 16

Биосинтез пуриновых нуклеотидов Образование 5-фосфорибозил-1-дифосфата. Происхождение атомов С и N в пуриновом кольце.

Биосинтез пуриновых нуклеотидов

Образование
5-фосфорибозил-1-дифосфата.

Происхождение атомов С и N в пуриновом кольце.

Слайд 17

Синтез АМФ и ГМФ из ИМФ. 1. аденилосукцинатсинтетаза 2. аденилосукциназа 3. ИМФ-дегидрогеназа 4. ГМФ-синтетаза.

Синтез АМФ и ГМФ из ИМФ.
1. аденилосукцинатсинтетаза 2. аденилосукциназа
3. ИМФ-дегидрогеназа
4.

ГМФ-синтетаза.
Слайд 18

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. Структура ДНК

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

Структура ДНК

Слайд 19

Первичная структура Уникальность структуры и функциональная индивидуальность молекул НК определяются их

Первичная структура

Уникальность структуры и функциональная индивидуальность молекул НК определяются их первичной

структурой.
Первичная структура ДНК - порядок чередования дезоксирибонуклеозидмоно-фосфатов (дНМФ) в полинуклеотидной цепи.
Слайд 20

Связи в одноцепочечной ДНК Фосфодиэфирная связь 5’-группа атома одного нуклеотида связана

Связи в одноцепочечной ДНК

Фосфодиэфирная связь
5’-группа атома одного нуклеотида связана

с 3’-группой дезоксирибозы соседнего нуклеотида.
На одном конце полинуклеотидной цепи находится 3’-конец, а на другом 5’-конец.
Азотистые основания не принимают участия в соединении нуклеотидов одной цепи.
Слайд 21

Вторичная структура 1953 г. Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель

Вторичная структура

1953 г.
Дж. Уотсон и Ф. Крик
предложили модель пространственной

структуры ДНК.
Согласно этой модели, молекула ДНК имеет форму спирали, образованную двумя полинуклеотидными цепями, закрученными относительно друг друга и вокруг общей оси.

Историческая справка

Джеймс Уотсон, Френсис Крик

Слайд 22

ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ Образуется между комплементарными парами оснований противоположный цепей. Пара А-Т

ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ
Образуется между комплементарными парами оснований противоположный цепей.
Пара А-Т стабилизируется

двумя водородными связями, Г-Ц – тремя.
Длина ДНК измеряется числом комплементарных пар нуклеотидов.
Например, двойная спираль ДНК, соответствующая 1 хромосоме, составляет 263 м.п.н.
Слайд 23

Слайд 24

Цепи ДНК образуют 2 желоба - малую и большую борозды.

Цепи ДНК образуют 2 желоба - малую и большую борозды.

Слайд 25

Характеристики вторичной структуры ДНК Нерегулярность Существует регулярный сахарофосфатный остов, к которому

Характеристики вторичной структуры ДНК

Нерегулярность

Существует регулярный сахарофосфатный остов, к которому присоединены

азотистые основания.
Их чередование нерегулярно.
Слайд 26

Антипараллельность ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, ориентированных антипараллельно. 3`-конец одной

Антипараллельность

ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, ориентированных антипараллельно. 3`-конец одной расположен

напротив 5`-конца другой.

Характеристики вторичной структуры ДНК

Слайд 27

Комплементарность Каждому азотистому основанию одной цепи соответствует строго определенное основание другой

Комплементарность

Каждому азотистому основанию одной цепи соответствует строго определенное основание другой

цепи.
Соответствие задается стереохимией.

Характеристики вторичной структуры ДНК

Слайд 28

Регулярная вторичная структура Две комплементарные, антипараллельно расположенные полинуклеотидные цепи образуют правые

Регулярная вторичная структура

Две комплементарные, антипараллельно расположенные полинуклеотидные цепи образуют правые

спирали с общей осью

Характеристики вторичной структуры ДНК

Слайд 29

В зависимости от рН среды, ионной силы, концентрации воды и т.п.

В зависимости от рН среды, ионной силы, концентрации воды и т.п.

конфигурация двойной спирали может меняться.
Существует более 10 форм ДНК, которые различаются количеством пар оснований приходящихся на один виток, углом наклона оснований к вертикальной оси.

Формы двойной спирали ДНК

Слайд 30

Формы двойной спирали ДНК Å - Ангстрем (10) -10 м В-ФОРМА

Формы двойной спирали ДНК


Å - Ангстрем (10) -10 м

В-ФОРМА
на

один виток (шаг) спирали (3.4 нм) приходится 10 комплементарных пар.
Диаметр спирали 20Å: пуриновый нуклеотид занимает 12Å, пиримидиновый - 8Å.
В В-форме ДНК принимает участие в процессах репликации

правозакрученные спирали

Слайд 31

Формы двойной спирали ДНК -10 Å - Ангстрем (10) м А-ФОРМА

Формы двойной спирали ДНК

-10
Å - Ангстрем (10) м

А-ФОРМА
11 пар

азотистых оснований на виток. Шаг спирали равен приблизительно 2.8 нм.
В А-форме ДНК принимает участие в процессах транскрипции

правозакрученные спирали

Слайд 32

Формы двойной спирали ДНК -10 Å - Ангстрем (10) м С-ФОРМА

Формы двойной спирали ДНК

-10
Å - Ангстрем (10) м

С-ФОРМА
шаг спирали

31Å,
9.3 пар оснований на виток.

правозакрученные спирали

Слайд 33

Формы двойной спирали ДНК -10 Å - Ангстрем (10) м Z

Формы двойной спирали ДНК

-10
Å - Ангстрем (10) м

Z –ФОРМА «ЗИГЗАГ»


Высота шага спирали 44.5 Å,
на виток приходится 12 пар нуклеотидов.

левозакрученная спираль

Слайд 34

Форма SBS (side by side) лишена взаимозакрученности в двойную спираль. Важна

Форма SBS (side by side)
лишена взаимозакрученности в двойную спираль.

Важна для биосинтеза ДНК

Формы двойной спирали ДНК

Слайд 35

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. Молекулярная организация ядерного хроматина

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

Молекулярная организация ядерного хроматина

Слайд 36

Слайд 37

Третичная структура. Уровни компактизации ДНК. НУКЛЕОСОМА – это повторяющийся структурный элемент

Третичная структура. Уровни компактизации ДНК. НУКЛЕОСОМА

– это повторяющийся структурный элемент

хроматина, содержащий гистоновый октамер и ~150 п.н. ДНК.

Гистоны образуют КОР (сердцевину) нуклеосомы. Каждая молекула гистона представлена дважды.
На кор наматывается ДНК - 1.75 левых витка спирали.

Слайд 38

Гистоны – основные белки Выделяют 5 фракций гистонов Образуется около 60

Гистоны – основные белки

Выделяют 5 фракций гистонов
Образуется около 60 млн. молекул

каждой фракции на клетку
Богаты лизином и аргинином
Все гистоны, кроме Н1, консервативны в эволюционном отношении
Гистоны выполняют функцию, которая у всех эукариот обеспечивается одинаково.
Любая мутация в гистоновых генах летальна.
Слайд 39

Слайд 40

С октамером контактирует 145 п.н. и 20-30-40 п.н. между нуклеосомными корами.

С октамером контактирует 145 п.н. и 20-30-40 п.н. между нуклеосомными корами.

(Нуклеосомный уровень упаковки свойственен всей эукариотической ДНК, он дает укорочение в 7 раз. Диаметр увеличивается до 110 Å.)

При РЕПЛИКАЦИИ нуклеосомный уровень компактизации снимается.
При ТРАНСКРИПЦИИ нуклеосомы сохраняются.

Третичная структура. Уровни компактизации ДНК. НУКЛЕОСОМА

Слайд 41

Структура нуклеосом

Структура нуклеосом

Слайд 42

Негистоновые белки Цинковый палец - фрагмент белка, содержащий около 20 аминокислотных

Негистоновые белки

Цинковый палец - фрагмент белка, содержащий около 20 аминокислотных остатков,

в котором атом цинка связан с радикалами четырёх аминокислот: обычно с двумя остатками цистеина и двумя - гистидина. В некоторых случаях вместо остатков гистидина также находятся остатки цистеина
Слайд 43

Н1 взаимодействует с ОКТАМЕРАМИ, сближает их, на него наматывается ДНК. Образуется

Н1 взаимодействует с ОКТАМЕРАМИ, сближает их, на него наматывается ДНК. Образуется

СУПЕРБИД.
(Происходит сокращение линейного размера ДНК в 6-10 раз.
Диаметр увеличивается до 300Å. Этот уровень компактизации, как и первый, не зависит от первичной структуры ДНК. )

Третичная структура. Уровни компактизации ДНК. СОЛЕНОИД ИЛИ СУПЕРБИД

Слайд 44

Негистоновые белки узнают определенные последовательности ДНК и связываются с ними и

Негистоновые белки узнают определенные последовательности ДНК и связываются с ними и

друг другом, образуя петли по 20-80 тыс. п.н.

!!! Петля обеспечивает экспрессию гена, т.е. является функциональным образованием.
Укорочение за счет петель проходит в 20-30 раз. Образуются и петлевые домены. Диаметр увеличивается до 700Å.

Третичная структура. Уровни компактизации ДНК. ПЕТЛЕВОЙ УРОВЕНЬ

Слайд 45

Третичная структура. Уровни компактизации ДНК. МЕТАФАЗНАЯ ХРОМОСОМА

Третичная структура. Уровни компактизации ДНК. МЕТАФАЗНАЯ ХРОМОСОМА