Генный уровень организации наследственного материала

Содержание

Слайд 2

ПЛАН 1. Материальный субстрат наследственности и изменчивости. 2. Биологический код и

ПЛАН

1. Материальный субстрат наследственности и изменчивости.
2. Биологический код и его свойства.
3.

Экспрессия генетической информации у про- и эукариот
и ее регуляция.
Слайд 3

Наследственность – способность клеток или организмов в процессе самовоспроизведения передавать новому

Наследственность – способность клеток или организмов в процессе самовоспроизведения передавать новому

поколению способность к определенному обмену веществ и к онтогенезу, что обеспечивает формирование признаков и свойств этого типа клеток и организмов.
Слайд 4

Изменчивость - свойство живых систем приобретать изменения и существовать в различных

Изменчивость - свойство живых систем приобретать изменения и существовать в различных

вариантах.

Материальным субстратом наследственности и изменчивости являются нуклеиновые кислоты в большинстве - это ДНК.

Слайд 5

ДНК Первичная структура – полинуклеотидная цепь, мономеры (нуклеотиды) соединяются фосфоди-эфирными связями

ДНК

Первичная структура – полинуклеотидная цепь, мономеры (нуклеотиды) соединяются фосфоди-эфирными связями (сборка

цепи за счет фермента полимеразы).
Наращивание цепи идет в направлении 5/ --------3/
Слайд 6

Вторичная структура ДНК – две полинуклеотидные цепи (антипараллельны), связанные водородными связями

Вторичная структура ДНК – две полинуклеотидные цепи (антипараллельны), связанные водородными связями

Третьичная

структура – трехмерная структура ДНП
Слайд 7

Элементарной функциональной единицей наследственности является ГЕН

Элементарной функциональной единицей наследственности является ГЕН

Слайд 8

Нарушение реализации экспрессии генов РЕЗУЛЬТАТ Синтез аномального белка; Выработка избыточного количества;

Нарушение реализации экспрессии генов

РЕЗУЛЬТАТ
Синтез аномального белка;
Выработка избыточного количества;
Отсутствие

выработки;
Выработка уменьшенного количества нормального продукта

ГЕННЫЕ БОЛЕЗНИ –
болезни обмена веществ

Слайд 9

HbS – Серповидноклеточная анемия

HbS – Серповидноклеточная анемия

Слайд 10

Геном эукариот Геном – совокупность ядерной и цитоплазматической ДНК в половой

Геном эукариот

Геном – совокупность ядерной и цитоплазматической ДНК в половой клетке.

Геном

– величина «С», характериз-ующая вид, измеряется в н.п. или дальтонах.
Слайд 11

Парадокс величины «С» 1. Увеличение «С» с усложнением организмов в ходе

Парадокс величины «С»

1. Увеличение «С» с усложнением организмов в ходе филогенеза.
2.

Величина «С» может значительно различаться даже у родственных видов
Слайд 12

Геном человека Содержит 3,5 х 109 н.п. (соответствует 1,5 млн. генов)

Геном человека

Содержит 3,5 х 109 н.п. (соответствует 1,5 млн. генов)

У человека

около 100 тыс. различных белков – это только 1-3% от всей ДНК.
Гены, регулирующие экспрессию генов – 16%. Более 80% генома – избыточно (?)
Слайд 13

Понятие о гене Ген - единица наследственности Первые представления о сложной

Понятие о гене

Ген - единица наследственности

Первые представления о

сложной структуре гена возникли в 20- х годах прошлого столетия.
Советские генетики А.С. Серебровский и Н.П.Дубинин выдвинули предположение о дискретной структуре гена

Американский ученый Бензер предложил назвать часть гена цистроном

Американский ученый Гильберт в 1978 г. Установил , что ген эукариот состоит
из информативных и неинформативных участков

Слайд 14

Понятие о гене Строение гена прокариот:

Понятие о гене

Строение гена прокариот:

Слайд 15

Понятие о гене Строение гена эукариот Имеет экзон – интронную структуру

Понятие о гене

Строение гена эукариот

Имеет экзон – интронную структуру

Экзон – информативная

часть гена, т.е последовательность, нуклеотидов, кодирующая синтез белков или РНК

Интрон - неинформативные последовательности нуклеотидов внутри одного гена, которые транскрибируются

Схема строения гена эукариот

Слайд 16

Понятие о гене Классификация генов Гены, несущие информацию о структурных и

Понятие о гене

Классификация генов

Гены, несущие информацию
о структурных
и функциональных белках,


о т – РНК, р - РНК, мя РНК

Структурные

Онтогенетические

Хроногены,
Гены пространственной
организации

Промотор, оператор ,
энхансер, сайленсер, терминатор

Функциональные

Слайд 17

Классификация генов I. Структурные 1. Независимые 2. Повторяющиеся 3. Кластерные II.

Классификация генов

I. Структурные
1. Независимые
2. Повторяющиеся
3. Кластерные

II. Регуляторные
1. Промотор
2. Оператор
3. Регулятор
4. Энхонсер
5.

Сайленсер
6. Спейсер
7. Псевдоген

III. Регулирующие ход онтогенеза
1. Хроногены
2. Гены пространственной организации

Слайд 18

Понятие о гене Классификация генов Структурные гены : Независимые гены –

Понятие о гене

Классификация генов

Структурные гены :

Независимые гены – их транскрипция

не связана с функциональными генами, а напрямую регулируется гормонами

Повторяющиеся гены (тандемные) – так устроены гены, несущие информацию о РНК

Кластерные гены – группы различных генов, объединенных одной функцией

Слайд 19

Понятие о гене Классификация генов Функциональные гены : Оператор – относится

Понятие о гене

Классификация генов

Функциональные гены :

Оператор – относится к группе

акцепторов. Определяет время, с которого начинается транскрипция

Промотор –участок ДНК, включает 80-90 нп. Способен связываться с ДНК – зависимой РНК – полимеразой. Полимераза узнает участок ТАТААТ, который называется блок Прибнова. В этом месте ДНК плотно не упаковывается. Промотор определяет место, с которого начинается транскрипция

Слайд 20

Понятие о гене Энхансер – увеличивает скорость транскрипции Сайленсер – снижает

Понятие о гене

Энхансер – увеличивает скорость транскрипции

Сайленсер – снижает

скорость транскрипции

Спейсер – неинформативный участок генома

Псевдогены – НП, в которых полимераза
не работает, в связи с мутацией

Классификация генов

Функциональные гены :

Слайд 21

Понятие о гене Палиндром Классификация генов Терминатор - ген, на котором

Понятие о гене

Палиндром

Классификация генов

Терминатор - ген, на котором заканчивается транскрипция.

Находится на 3’ конце. Включает палиндром

Функциональные гены :

Слайд 22

Код наследственности – способ зашифровки в молекуле ДНК наследственной информации о

Код наследственности – способ зашифровки
в молекуле ДНК наследственной информации
о

структуре и функции белков

Генетический код и его свойства

Свойства кода (М.Ниренберг, 1963 г.)

Колинеарность - параллелизм. Нуклеотидная последовательность ДНК соответствует аминокислотной последовательности белка

Триплетность –каждая аминокислота кодируется тройкой нуклеотидов – триплетом. Из четырех нуклеотидов путем различных сочетаний можно получить 64 триплета - кодона.

Слайд 23

Генетический код и его свойства Неперекрываемость – перекрываемость – при неперекрываемости

Генетический код и его свойства

Неперекрываемость – перекрываемость –
при неперекрываемости

один и тот же нуклеотид не может одновременно принадлежать двум кодонам:

Перекрываемость – заключается в том, что
с одного и того же участка ДНК может считываться информация для образования двух и более белков
в зависимости от начальной точки считывания

АУГУУЦГУЦЦУГ- аминокислоты:
метионин – фенилаланин – валин – лейцин

цистеин – серин - серин

1.

2.

Слайд 24

Генетический код и его свойства Вырожденность – экспериментально установлено, что при

Генетический код и его свойства

Вырожденность – экспериментально установлено, что при триплетности

все 64 кодона имеют значение в экспрессии генов. Из них 61 кодон кодирует аминокислоты, а
3 кодона являются стоп – кодонами: УГА,УАГ,УАА.

Универсальность – кодирование аминокислот происходит одинаково на всех уровнях организации живой системы

Квазиуниверсальность – некоторые кодоны в разных генетических системах кодируют различные аминокислоты

Слайд 25

1.Редкие аминокислоты (селеноцистеин) могут включаться в первичную структуру полипептида, кодируясь тройкой

1.Редкие аминокислоты (селеноцистеин) могут включаться в первичную структуру полипептида, кодируясь тройкой

УГА(стоп), если за этим кодоном находится особая стимулирующая последовательность нуклеотидов

Второй генетический код

2. Инициативный кодон АУГ, отвечает за включение метионина. Иногда инициация метионина может быть обеспечена кодонами АЦА, АУУ (изолейцин),УУГ (лейцин). Это происходит в том случае, если эти кодоны находятся в контексте: ГЦЦГЦЦАГЦЦАУГ

Слайд 26

Экспрессия генов Это реализация наследственной информации от гена к признаку Признак

Экспрессия генов

Это реализация наследственной информации
от гена к признаку

Признак – это

результат биохимических реакций, при которых продукт предыдущих реакций служит субстратом для последующих.
Слайд 27

Реализация наследственной информации в признаки (на примере образования пигмента меланина) Фенилаланингидроксилаза(

Реализация наследственной информации в признаки (на примере образования пигмента меланина)

Фенилаланингидроксилаза(

фермент)

Фенилаланин Тирозин

Нет фермента

Фенилпировиноградная кислота

Диоксифенилаланин

Нет фермента

Альбинизм

ФКУ

Меланин …

Экспрессия генов

Аминокислота фенилаланин – поступает с пищей

Слайд 28

Экспрессия генов У прокариот У эукариот Этапы Этапы Транскрипция Транспорт аминокислот

Экспрессия генов

У прокариот У эукариот

Этапы

Этапы

Транскрипция

Транспорт аминокислот

Трансляция

Транскрипция

Процессинг

Транспорт аминокислот

Трансляция

Слайд 29

Экспрессия генов Транскриптон – единица транскрипции У эукариот– моноцистроновый - содержит

Экспрессия генов

Транскриптон – единица транскрипции

У эукариот– моноцистроновый - содержит один ген

У

прокариот– полицистроновый – содержит несколько генов

Транскриптоны бактерий – ОПЕРОНЫ- кодируют несколько белков

Слайд 30

Экспрессия генов Транскрипция происходит на матричной цепи ДНК Транскрипция Вторая цепь – комплементарная или смысловая

Экспрессия генов

Транскрипция происходит на матричной цепи ДНК

Транскрипция

Вторая цепь – комплементарная или

смысловая
Слайд 31

Экспрессия генов Стадии транскрипции у прокариот Инициация Осуществляется: ДНК – зависимыми

Экспрессия генов

Стадии транскрипции у прокариот

Инициация

Осуществляется:

ДНК – зависимыми РНК – полимеразами

Промотором,

содержащим блок Прибнова
5' - ТАТААТ - 3', который является стартом транскрипции

Белковыми факторами инициации

Оператором

Слайд 32

Экспрессия генов Фермент РНК - полимераза считывает информацию с ДНК -

Экспрессия генов

Фермент РНК - полимераза считывает информацию с ДНК - матрицы

в направлении 3' 5'

Синтез м - РНК идет в направлении 5' 3'

Регуляторы скорости транскрипции:
ЭНХАНСЕРЫ – (ускоряют) и САЙЛЕНСЕРЫ (замедляют)

Элонгация транскрипции у прокариот

Слайд 33

Элонгация – сам процесс считывания информации Экспрессия генов

Элонгация – сам процесс считывания информации

Экспрессия генов

Слайд 34

Экспрессия генов Терминация транскрипции осуществляется палиндромом, который образует шпилечную структуру или фигуру “креста “ Шпилька Крест

Экспрессия генов

Терминация транскрипции осуществляется палиндромом, который образует шпилечную структуру или фигуру

“креста “

Шпилька

Крест

Слайд 35

Регуляция транскрипции Регуляция транскрипции у бактерий Осуществляется на уровне транскрипции Модель

Регуляция транскрипции

Регуляция транскрипции у бактерий

Осуществляется на уровне транскрипции

Модель регуляции транскрипции у

прокариот разработана Жакобом и Моно в 1961 году на кишечной палочке

Регуляция транскрипции у бактерий обычно охватывает кластер генов, кодирующих функционально родственные белки. Такими белками обычно являются ферменты

Слайд 36

Регуляция транскрипции Регуляция транскрипции у прокариот

Регуляция транскрипции

Регуляция транскрипции у прокариот

Слайд 37

Регуляция транскрипции Регуляция экспрессии у прокариот Группа согласованно регулируемых генов, кодирующих

Регуляция транскрипции

Регуляция экспрессии у прокариот

Группа согласованно регулируемых генов, кодирующих ферменты, называется

опероном

К наиболее изученным оперонам относятся: лактозный(lac) –оперон, галактозный (gal) – оперон и триптофановый (trp) – оперон E. coli.

Жакоб и Моно изучали механизмы экспрессии lac – оперона.

Слайд 38

Регуляция транскрипции у прокариот Позитивная регуляция оперона состоит в индукции транскрипции

Регуляция транскрипции у прокариот

Позитивная регуляция оперона состоит в индукции транскрипции путем

присоединения к промотору регуляторного комплекса. Репрессия этого оперона осуществляется с помощью белка – репрессора, который блокирует область оператора, когда нет необходимости в экспрессии
Слайд 39

Регуляция транскрипции у эукариот Модель регуляции транскрипции у эукариот предложили Бриттен

Регуляция транскрипции у эукариот

Модель регуляции транскрипции у эукариот предложили Бриттен и

Дэвидсон

Они показали позитивную регуляцию активности структурного гена, которую обеспечивает прилегающий к нему рецепторный сайт. Его строение соответствует строению молекулы активатора, который в данной модели представляет РНК, но может быть и белком. Активатор синтезируется в результате работы гена – интегратора, который является аналогом гена-регулятора у прокариот.

Слайд 40

Регуляция транскрипции у эукариот Полимеразы эукариот не способны связаться с промоторами

Регуляция транскрипции у эукариот

Полимеразы эукариот не способны связаться с промоторами самостоятельно
Для

этого у эукариот имеются специальные белковые факторы транскрипции (TF-факторы)TF1, TF-2 , TF3
Кроме белковых факторов транскрипции у эукариот имеются различные регуляторные последовательности: ТАТА-боксы (блок Хогнесса), энхансеры, сайленсеры, а также адаптерные элементы, которые проявляют избирательную чувствительность к различным факторам
Слайд 41

К основным компонентам системы регуляции генов у эукариот относятся: Ген –

К основным компонентам системы регуляции генов у эукариот относятся:
Ген

– интегратор с сенсорным сайтом
Структурный ген с рецепторным сайтом, находящимся под контролем продукта гена-интегратора

Регуляция транскрипции у эукариот ( по Бриттену и Девидсону )

Регуляция транскрипции

Слайд 42

Регуляция транскрипции Результат транскрипции у эукариот – первичный транскрипт, или гетерогенная

Регуляция транскрипции

Результат транскрипции у эукариот – первичный транскрипт, или гетерогенная ядерная

РНК. (гяРНК).
Содержит как информативные участки, так и неинформативные, которые в дальнейшем подвергаются преобразованию

Результат транскрипции у прокариот - матричная РНК
содержит только информативные участки

Слайд 43

Экспрессия генов У прокариот процессингу подвергаются предшественники т- РНК и р-

Экспрессия генов

У прокариот процессингу подвергаются предшественники т- РНК и р-

РНК. В матричных РНК процессингу подвергаются 5' конец – происходит кэпирование, и 3' конец – происходит полиаденилирование.

У эукариот процессинг - это превращение первичного транскрипта г. я РНК в матричную РНК

Процессинг

Слайд 44

Регуляция процессинга Сплайсинг – вырезание неинформативных участков и сшивание информативных. В

Регуляция процессинга

Сплайсинг – вырезание неинформативных участков и сшивание информативных. В сплайсинге

участвуют органоиды ядра- сплайсосомы, в состав которых входит мя – РНК и ферменты: рестриктазы – вырезают неинформативные участки и лигазы – сшивают информативные.

Процессинг у эукариот включает три момента

Кэпирование и полиаденилирование

Слайд 45

Регуляция процессинга У прокариот процессингу подвергаются предшественники т- РНК и р-

Регуляция процессинга

У прокариот процессингу подвергаются предшественники т- РНК и р- РНК.

В матричных РНК процессингу подвергаются 5' конец – происходит кэпирование, и 3' конец – происходит полиаденилирование.

5' - Г- Р – Р – Р – АГГАГГУ АУГ ААГ
ЦАА ГЦЦ АГЦ УАА - 3' POLY (A)

СН3

В результате процессинга образуется зрелая матричная РНК

Слайд 46

Экспрессия генов Участвуют: Т - РНК Ферменты: Аминоацил - т -

Экспрессия генов

Участвуют:

Т - РНК

Ферменты:

Аминоацил - т - РНК - синтетазы

Активация аминокислот

и транспорт

Они обеспечивают посттранскрипционную регуляцию

Слайд 47

Трансляция Происходит на рибосомах и включает три стадии:

Трансляция

Происходит на рибосомах и включает три стадии:

Слайд 48

Малая субчастица узнаёт матричную РНК и её кодон - инициатор –

Малая субчастица узнаёт матричную РНК и её кодон - инициатор –

АУГ;
Инициаторная тРНК, узнаёт малую субчастицу рибосомы с помощью белковых факторов инициации;
Образуется комплекс: малая субчастица рибосомы + мРНК. + тРНК .
Белковые факторы инициации уступают место большой субчастице.
Происходит сборка рибосомы

Инициация трансляции

Слайд 49

Элонгация трансляции Стадии элонгации

Элонгация трансляции

Стадии элонгации

Слайд 50

Терминация трансляции

Терминация трансляции

Слайд 51

Регуляция трансляции Трансляция зависит от каталитических центров рибосомы Каталитические центры рибосомы

Регуляция трансляции

Трансляция зависит от каталитических центров рибосомы

Каталитические центры рибосомы

1-участок связывания с

мРНК; 2 –Транслокационный участок

3 – Уч-к связывания боковых петель тРНК;4 - Участок образования пептидных связей;5Участок связ- я белка 5S

Слайд 52

Регуляция трансляции Расположение функциональных участков на мРНК

Регуляция трансляции

Расположение функциональных участков на мРНК

Слайд 53

Регуляция трансляции Регуляция железом трансляции мРНК ферретина

Регуляция трансляции

Регуляция железом трансляции
мРНК ферретина

Слайд 54

Экспрессия генов ПОМК Транскрипция Сплайсинг Трансляция γ-МСГ β-МСГ N-концевой участок β-липотропин

Экспрессия генов ПОМК

Транскрипция

Сплайсинг

Трансляция

γ-МСГ

β-МСГ

N-концевой участок

β-липотропин

АКТГ

α-МСГ

β- Эндорфин

Передняя доля

Промежуточная
доля

Процессинг

( проопиомеланокортин)

Посттрансляционная регуляция

- Предыдущая
Линия Active. Активные средства для активной жизни. Арт Лайф
Следующая -
Регулирование интернет пространства. Законодательство

Похожие презентации

Основные генетические понятия
ГИГИЕНА СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЦЕЛИ УРОКА: Ознакомиться с основными заболеваниями ССС и правилами их профилактики. Научит
Экология микроорганизмов
Проверка домашнего задания: Верно ли утверждение? Членистоногие –самый крупный по количеству видов тип животных. К членистон
Многообразие и значение насекомых в биоценозах
Презентация на тему "Спинной мозг" - скачать бесплатно презентации по Биологии
Мир глазами животных из семейства кошачьих
Презентация на тему Рак, классификация ракообразных
Порівняння обсягів і структури забруднення міст України
Рост и развитие растения
БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЯ
Биология – наука о живой природе
Значение прививки
Класс Земноводные (Амфибии)
Основы рационального питания Составила Учитель биологии МОУ СОШ №18 Города Костромы Рыбкина Н.В.
Морфофункциональные особенности гладких мышц
Эволюционное учение
Мышечные ткани
Отряд хищные
Презентация на тему Особенности организации нервных окончаний
Деятельность РГПнаПХВ Фитосанитария КГИ АПК МСХ РК
Генні мутації
СВЕТ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Типы кожи. Способы определения типа кожи
Николай Алексеевич Заболоцкий
Эволюционное учение
Презентация на тему Микроорганизмы
Вегетативное размножение растений
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть