Генетическая информация и ее реализация в клетке

План лекции

1) Генетическая информация
2) Матричный принцип
3) Генетическая роль нуклеиновых кислот
4) Центральная

Информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов ДНК

Матричный принцип

Носитель информации – по шаблону воспроизводится точная копия.

(1872-1940)

Впервые сформулировал идею матричного синтеза

Николай Константинович Кольцов

Белковая хромосома в своей

Доказательства генетической роли ДНК

В 1928 г Ф. Гриффит открыл

Доказательства генетической роли ДНК

1943 г. O. Эвери, К. Маклеод и

Доказательства генетической роли ДНК

Эксперимент А. Херши и М. Чейз

1953 г -
Джеймс Уотсон и
Фрэнсис Крик

Открытие двойной
спирали ДНК

Центральная догма молекулярной биологии

Правило сформулировано
Френсисом Криком в 1958 году

http://en.wikipedia.org

РЕПЛИКАЦИЯ ДНК

Универсальный биологический процесс передачи генетической информации в поколениях клеток и

Ферментативный синтез ДНК

1956 г. Артур Корнберг выделил фермент ДНК полимеразу

Артур Корнберг
(1918-2007)

Комплементарность

Из Кольман, Рем
«Наглядная биохимия»

Опыт Мезельсона и Сталя, 1958 г.

ПОЛУКОНСЕРВАТИВНОСТЬ

ПОЛУКОНСЕРВАТИВНОСТЬ

Опыт Мезельсона и Сталя, 1958 г.

1) выращивали бактерий на среде с 15N
2) переносили на среду с

Антипараллельность и униполярность

Из Кольман, Рем
«Наглядная биохимия»

Прерывистость

Репликон – расстояние между двумя сайтами начала репликации ori
.

У плазмид,

Потребность в затравке

a: матричные цепи,
b: лидирующая цепь,
c: запаздывающая цепь,
d: репликационная

Модель тромбона

Peter J. Russell, iGenetics: Copyright © Pearson Education, Inc.,
publishing as

Белки репликации Е. сoli

ДНК-лигазы - ферменты, сшивающие цепи ДНК. При репликации

Принципы репликации

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

ДНК-полимераза III – основной фермент репликации

Свойства ДНК-полимеразы:
1. Присоединяет по одному нуклеотиду

3’->5’ экзонуклеазная активность (редактирующая)

Скорость репликации ДНК

Прокариоты – 1000 нуклеотидов /сек
Эукариоты – 100 нуклеотидов /сек

Мутации и системы репарации

Частота ошибок ДНК-полимеразы ~ 10 – 9 -

http://www.rndsystems.com

Мутагены

Факторы внешней среды,повышающие спонтанную частоту мутаций:
-Химические мутагены
-Эл. -магн.

Типы повреждений

1) Модификация азотистых оснований (алкилирование, дезаминирование)
2) Апуринизация и апиримидинизацая (отщепление

Системы репарации

Белки, исправляющие ошибки и повреждения ДНК.

Прокариоты: три ферментные системы —

Механизмы репарации ДНК

1) Прямая репарация

Фотолиаза

http://trishul.sci.gu.edu.au

Механизмы репарации ДНК

2) Эксцизионная репарация
2а) Вырезание основания - поврежденное основание удаляется

Репарация двунитевых разрывов

1) Соединение концов
2) Гомологичная репарация

Mazin et al., (2010)

Теломеры и теломераза

Проблема недорепликации концов линейных ДНК – А.М. Оловников, 1971
Новые

Теломераза

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

Элизабет Блэкберн

http://www.uke.de

Теломераза

Амплификация ДНК in vitro. Полимеразная цепная реакция.

http://elementy.ru

Изобретение ПЦР

Кэрри Муллис (род. 1944 г) Нобелевская премия по химии 1993 года

Применение ПЦР

Криминалистика
Установление отцовства
Медицинская диагностика.
Персонализированная медицина Клонирование генов
Секвенирование
Мутагенез
Древняя ДНК

Изотермальная амплификация

PHI 29 кроме ДНК полимеразной активности, обладает геликазной
активностью