Матричные биосинтезы

Август 5, 2022

Главная
Биология
Матричные биосинтезы

Содержание

2. История исследований в молекулярной биологии Апрель 1953 г. - предложена модель пространственной структуры ДНК - двойная
3. Джеймс Уотсон (р. 1928) Френсис Крик (1916-2004) 1952 г работа над моделированием ДНК Основа: правило Чаргаффа
4. "...выдающийся харизматический символ нашего времени - спиральная лестница, ведущая, я надеюсь, в небеса, - была разрекламирована
5. Актуальность темы лекции: открытия молекулярной биологии играют важную роль в развитии современной медицины Использование ДНК-технологий выявление
6. Генная и клеточная терапия – «небеса», к которым привела спиральная лестница ДНК Генная терапия – лечение
7. Клеточная терапия Терапия с использованием стволовых клеток С помощью определенных генов можно перепрограммировать клетку и изменить
8. Цель лекции Знать: строение и функции нуклеиновых кислот химико-биологическую сущность процессов репликации, транскрипции, трансляции Использовать знания
9. План лекции 1. Строение и функции ДНК и РНК (самостоятельное повторение курса химии с использованием слайдов
10. Строение нуклеиновых кислот Функция: хранение, передача, реализация наследственной информации Нуклеиновые кислоты (НК) - биополимеры Мономер –
11. Пентозы в структуре нуклеиновых кислот
12. Первичная структура НК: последовательность нуклеотидов Химические связи: 1 - 5′-фосфоэфирная 2 – N-гликозидная 3 - 3′,5′
13. Вторичная структура ДНК: двойная спираль Правозакрученная спираль (виток = 10 н.п.) Цепи антипараллельны: 5′→3′ и 3′→
14. Третичная структура ДНК: нуклеопротеидные комплексы (хромосомы) Гистоновые белки: белки с высоким содержанием лиз и арг 5
15. Структура нуклеосом
16. Пространственная структура РНК Одноцепочечная Шпильки – спирализованные участки (водородные связи) Не соблюдается правило Чаргаффа Виды РНК:
17. тРНК Структура тРНК: 1 – шпильки 2 - петли молекулы-адапторы: переводят информацию мРНК в последовательность аминокислот
18. рРНК структурный компонент рибосом 80% от общего количества РНК в клетке 4 типа у эукариот: 5S,
19. РЕПЛИКАЦИЯ: синтез ДНК Протекает в ядре в S-фазу клеточного цикла перед митозом Стимулы: гормоны, ростовые факторы,
20. 1 этап репликации: инициация Формирование репликативной вилки: ДНК-топоизомераза расщепляет 3′,5′-фосфодиэфирную связь в одной из цепей ДНК
21. Схема инициации репликации
22. 2 этап репликации: элонгация Синтез новых цепей ДНК Лидирующая цепь: 3′ - 5′ (синтез непрерывный по
23. 3 этап репликации: терминация Исключение праймеров Завершение формирования отстающей цепи ДНК Эндонуклеаза (РНКаза) удаляет РНК-праймер ДНК-полимераза
24. Схема репликативной вилки
25. Репарация ошибок и повреждений ДНК Причина повреждений ДНК: действие факторов окружающей и внутренней среды Повреждение ДНК
26. Схема работы системы репарации ДНК
27. Роль системы репарации Репарация необходима для сохранения генома и возможна благодаря существованию 2-х цепей ДНК Снижение
28. ТРАНСКРИПЦИЯ: синтез РНК Протекает в ядре вне зависимости от фаз клеточного цикла Матрица: нить ДНК 3′
29. 1 этап транскрипции: инициация Промотор – последовательность ДНК (ТАТА), с которой связывается РНК-полимераза Сайт терминации –
30. 2 этап транскрипции: элонгация и терминация Элонгация: рост нити пре-РНК Факторы элонгации (E, H, F) повышают
31. Схема транскрипции
32. Посттранскрипционные модификации пре-РНК «Созревание» пре-мРНК «Кэпирование» на стадии элонгации Образование поли(А)- «хвоста» после транскрипции Сплайсинг –
33. Схема «созревания» пре-мРНК
34. «Созревание» пре-тРНК Удаление интронов Модификация азотистых оснований (10-15%) Формирование акцепторного участка и антикодона 3. Выход зрелых
35. «Созревание» пре-рРНК
36. ТРАНСЛЯЦИЯ: синтез белка Место синтеза: рибосомы Матрица: мРНК Субстраты: аминокислоты (АК) Адапторы: тРНК Источники энергии: АТФ,
37. Свойства биологического кода Триплетность Наличие терминирующих кодонов (UAA, UAG, UGA) Специфичность Вырожденность Универсальность Однонаправленность Колинеарность
38. Активация аминокислот
39. 1 этап трансляции: инициация К мРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, фактор инициации IF, мет-тРНК и ГТФ.
40. 2 этап трансляции: элонгация (рост пептидной цепи) Стадии элонгации: Связывание аа-тРНК в А-центре при участии фактора
41. 3 этап трансляции: терминация Высвобождение пептида из связи с тРНК и рибосомой: Стоп-кодоны UAA, UAG, UGA
42. Посттрансляционные модификации белков – образование функционально активных белков Частичный протеолиз Фолдинг – формирование пространственной структуры (II,
43. Регуляция матричных биосинтезов Экспрессия генов — процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов
44. Адаптивная регуляция осуществляется при участии: регуляторных белков, взаимодействующих с участками ДНК индукторов (стимулируют экспрессию) корепрессоров (подавляют
45. Примеры адаптивной регуляции экспрессии генов КОРТИЗОЛ (как индуктор) стимулирует присоединение регуляторного белка к энхансеру и вызывает
46. Примеры ингибиторов матричных биосинтезов Токсин белой поганки аманитин ингибирует РНК-полимеразу II (синтез мРНК) Энтеротоксин возбудителя дифтерии
47. Задание для самостоятельной работы Используя интернет-ресурсы и учебник выполните задания и составьте конспект по вопросам: 1.
48. Противоопухолевые и антибактериальные препараты – ингибиторы матричных биосинтезов
49. Заключение Процессы репликации, транскрипции, трансляции (матричные биосинтезы) лежат в основе «производства» белков и ферментов, функционирование которых
51. Скачать презентацию

Слайд 2

История исследований в молекулярной биологии
Апрель 1953 г. - предложена модель пространственной структуры

ДНК - двойная спираль (журнал “Nature” "Структура ДНК" Д. Уотсон и Ф. Крик)
В биологии начался новый отсчет времени – развитие молекулярной биологии
На этом пути сделаны серии блестящих открытий, большинство из которых отмечены Нобелевскими премиями

Слайд 3

Джеймс Уотсон (р. 1928) Френсис Крик (1916-2004)
1952 г
работа над моделированием ДНК
Основа:

правило Чаргаффа
и рентгенограммы Р. Франклин
и М. Уилкинса
1953 г – публикация результатов
1962 г – Нобелевская премия

Слайд 4

"...выдающийся харизматический символ нашего времени - спиральная лестница, ведущая, я надеюсь,

в небеса, - была разрекламирована с поистине выдающейся интенсивностью. Она использовалась как эмблема, ее рисовали на галстуках, она украшала фирменные бланки, ее устанавливали перед зданиями.... Она даже вторглась в высокие формы изящного искусства" .

Апрель 2013 г – 60 лет с момента открытия структуры ДНК
Какова роль молекулярной биологии в развитии современной медицины?

Е. Чаргафф

Слайд 5

Актуальность темы лекции: открытия молекулярной биологии играют важную роль в развитии современной

медицины Использование ДНК-технологий

выявление мутаций генов
выявление наследственных заболеваний
определение особенностей генома
установление родства
диагностика бактериальных и вирусных заболеваний
производство рекомбинантных белков, гормонов….
производство лекарственных препаратов – ингибиторов матричных биосинтезов в опухолевых и бактериальных клетках
расшифровка генома человека (международный проект под рук. Д. Уотсона, 1990-2003 г) с целью ранней диагностики и лечения заболеваний

Слайд 6

Генная и клеточная терапия – «небеса», к которым привела спиральная лестница

ДНК

Генная терапия – лечение путем введения в клетки пациентов генов, устраняющих генные дефекты или придающие им новые функции
Первый клинический опыт
1990 г, США, 4-х летняя девочка с иммунодефицитным состоянием
Причина заболевания:
мутация гена аденозиндезаминазы → нарушение обмена нуклеотидов → нарушение пролиферации и созревания лимфоцитов
Лечение: пересадка собственных лимфоцитов с предварительно введенным in vitro ретровирусом, содержащим нормальный ген фермента

Слайд 7

Клеточная терапия
Терапия с использованием стволовых клеток
С помощью определенных генов можно перепрограммировать

клетку и изменить путь ее дифференцировки
Разработана технология получения плюрипотентных стволовых клеток из фибробластов кожи человека с помощью генов Myc, Oct3/4, Sox2, Klf4 и их дальнейшая дифференцировка в кардиомиоциты
(Шинья Яманака, Япония, Нобелевская премия 2012)

Слайд 8

Цель лекции
Знать:
строение и функции нуклеиновых кислот
химико-биологическую сущность процессов репликации, транскрипции,

трансляции
Использовать знания о матричных биосинтезах для понимания химико-биологической сущности
процессов роста и развития организма
механизмов устойчивости организма к воздействиям внешней среды
механизмов действия противоопухолевых и антибактериальных препаратов
Использовать знания о матричных биосинтезах для формирования представлений
о принципах ДНК-технологий в диагностике и терапии
о механизме действия некоторых ядов и бактериальных токсинов
о генетических аспектах полиморфизма генов и белков, наследственных заболеваний и канцерогенеза

Слайд 9

План лекции
1. Строение и функции ДНК и РНК (самостоятельное повторение курса

химии с использованием слайдов 10-18)
2. Репликация и репарация
3. Транскрипция
4. Трансляция

Слайд 10

Строение нуклеиновых кислот
Функция: хранение, передача, реализация наследственной информации
Нуклеиновые кислоты (НК) -

биополимеры
Мономер – нуклеотиды
Строение нуклеотида:
азотистое основание + пентоза + остаток фосфорной кислоты

Азотистые основания (АО)

Слайд 11

Пентозы в структуре нуклеиновых кислот

Слайд 12

Первичная структура НК: последовательность нуклеотидов
Химические связи:
1 - 5′-фосфоэфирная
2 – N-гликозидная
3 -

3′,5′ - фосфодиэфирная
Условные обозначения:
Х – водород в ДНК
или -ОН в РНК

Слайд 13

Вторичная структура ДНК: двойная спираль
Правозакрученная спираль
(виток = 10 н.п.)
Цепи антипараллельны:

5′→3′ и 3′→ 5′
Водородные связи между АО цепей
Стэкинг-взаимодействия (гидрофобные) между АО «в стопке»
Комплементарность цепей (А-Т, Г-Ц)
Правило Чаргаффа: А=Т, Г=Ц,
А+Т / C+G – характеристика вида

Слайд 14

Третичная структура ДНК: нуклеопротеидные комплексы (хромосомы)
Гистоновые белки: белки с высоким содержанием

лиз и арг
5 типов: Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4
Негистоновые белки: белки и ферменты, участвующие в матричных биосинтезах
Роль белков: обеспечивают суперспирализацию и компактизацию ДНК
Нуклеосома
ДНК (≈146 н.п.) + 8 молекул гистонов (Н2А, Н2В, Н3, Н4)2
Структура удерживается ионными связями между лиз, арг и остатками фосфорной кислоты
Линкерные участки
Участок ДНК (≈30 н.п.) между нуклеосомами, с которым связаны молекулы гистона Н1
Гетерохроматин – «компактный» хроматин, транскрипционно неактивный
Эухроматин – деспирализованный хроматин с низким содержанием гистонов и высоким содержанием негистоновых белков (период транскрипции)

Слайд 15

Структура нуклеосом

Слайд 16

Пространственная структура РНК
Одноцепочечная
Шпильки – спирализованные участки (водородные связи)
Не соблюдается правило Чаргаффа
Виды

РНК:
мРНК
матрица в синтезе белка
2-4% от общего количества РНК, разнообразная первичная структура
5′ - «кэп»-конец: 7-метил ГТФ (защита от нуклеаз, участие в инициации трансляции)
3′ - поли(А)-«хвост»: 150-200 остатков АМФ (выход из ядра, защита от нуклеаз)

Слайд 17

тРНК
Структура тРНК:
1 – шпильки
2 - петли
молекулы-адапторы: переводят информацию мРНК в последовательность

аминокислот в белке
15%
содержат
минорные нуклеотиды
(например,
метилированные АО)

Слайд 18

рРНК
структурный компонент рибосом
80% от общего количества РНК в клетке
4 типа у

эукариот: 5S, 5,8S, 18S, 28S
S – единица Сведберга,
скорость осаждения при центрифигировании

Слайд 19

РЕПЛИКАЦИЯ: синтез ДНК
Протекает в ядре в S-фазу клеточного цикла перед митозом
Стимулы:

гормоны, ростовые факторы, белки-циклины
Матрица: обе нити ДНК, образуются 2 репликативные вилки
Направление синтеза новых цепей: 5′ - 3′ по принципу комплиментарности и антипараллельности
Участки синтеза – ориджины репликации
Участок ДНК между соседними ориджинами - репликон
Этапы репликации: инициация, элонгация, терминация
Субстраты и источники энергии: дАТФ, дГТФ, дТТФ, дЦТФ
Кофактор: Mg2+
Полуконсервативный процесс синтеза: каждая дочерняя молекула ДНК содержит одну родительскую нить и одну синтезированную
Образуется идентичная молекула ДНК (клетка 4n)

Слайд 20

1 этап репликации: инициация
Формирование репликативной вилки:
ДНК-топоизомераза расщепляет 3′,5′-фосфодиэфирную связь в одной

из цепей ДНК и присоединяется к 5′-концу в точке разрыва
2. ДНК-хеликаза, используя энергию АТФ, разрывает водородные связи и обеспечивает локальное разделение двойной спирали ДНК
ДНК-топоизомераза восстанавливает 3′,5′-фосфодиэфирную связь и отделяется
SSB (single strand binding)–белки связываются с одноцепочечными участками, препятствуя комплементарному скручиванию цепей

Слайд 21

Схема инициации репликации

Слайд 22

2 этап репликации: элонгация
Синтез новых цепей ДНК
Лидирующая цепь: 3′ - 5′

(синтез непрерывный по ходу движения репликативной вилки)
Отстающая цепь: 5′ - 3′ (рост этой цепи начинается после того, как на лидирующей цепи синтезируется участок из ≈200 нуклеотидов, синтез идет против движения репликативной вилки в виде фрагментов Оказаки)
Синтез цепей начинается с образования «затравки» (РНК-праймера из ≈10 нуклеотидов)
Ферменты:
ДНК-полимераза α синтезирует РНК-праймер и небольшой участок ДНК
ДНК-полимераза δ удлиняет лидирующую цепь
ДНК-полимераза δ или ε удлиняют отстающую цепь

Слайд 23

3 этап репликации: терминация
Исключение праймеров
Завершение формирования отстающей цепи ДНК
Эндонуклеаза (РНКаза) удаляет

РНК-праймер
ДНК-полимераза β заполняет «брешь»
ДНК-лигаза объединяет фрагменты, затрачивая энергию АТФ

Слайд 24

Схема репликативной вилки

Слайд 25

Репарация ошибок и повреждений ДНК
Причина повреждений ДНК:
действие факторов окружающей и внутренней

среды
Повреждение ДНК происходит с частотой от нескольких сотен до 1000 случаев в каждой клетке, каждый час
Виды повреждений:
дезаминирование АО (цитозин превращается в урацил), метилирование АО
депуринизация, депиримидинизация
образование пиримидиновых димеров (действие УФО)
разрыв цепей, ковалентные сшивки между цепями
ошибки репликации
Система репарации – ферменты (нуклеазы, полимеразы, лигазы)

Слайд 26

Схема работы системы репарации ДНК

Слайд 27

Роль системы репарации
Репарация необходима для сохранения генома и возможна благодаря существованию

2-х цепей ДНК
Снижение активности ферментов репарации приводит к накоплению мутаций
Полагают, что от 80 % до 90 % всех раковых заболеваний связаны с нарушением репарации ДНК
ПРИМЕР: пигментная ксеродерма – наследственное заболевание, связанное с мутацией генов системы репарации ДНК; УФО таких больных приводит к накоплению мутаций в клетках кожи и развитию рака

Слайд 28

ТРАНСКРИПЦИЯ: синтез РНК
Протекает в ядре вне зависимости от фаз клеточного цикла
Матрица:

нить ДНК 3′ - 5′
Субстраты и источники энергии: АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ
Направление синтеза: 5′ - 3′ по принципу комплиментарности и антипараллельности
Этапы: инициация, элонгация, терминация
Участвуют факторы инициации, элонгации и терминации
Образуются комплиментарные матрице продукты: мРНК, тРНК, рРНК
Ферменты:
РНК-полимераза I (синтез пре-рРНК)
РНК-полимераза II (синтез пре-мРНК)
РНК-полимераза III (синтез пре-тРНК)

Слайд 29

1 этап транскрипции: инициация
Промотор – последовательность ДНК (ТАТА), с которой связывается

РНК-полимераза
Сайт терминации – участок завершения синтеза РНК
Транскриптон – участок ДНК ограниченный промотором и сайтом терминации
«Активация» промотора с помощью ТАТА-фактора
Взаимодействие промотора с РНК-полимеразой и факторами инициации
Факторы инициации обеспечивают расплетение двойной нити ДНК длиной в один виток (10 н.п.)

Слайд 30

2 этап транскрипции: элонгация и терминация
Элонгация: рост нити пре-РНК
Факторы элонгации (E, H,

F) повышают активность РНК-полимеразы и облегчают расхождение цепей. Один ген может одновременно транскрибироваться несколькими молекулами РНК-полимеразы
Терминация: прекращение транскрипции
Факторы терминации облегчают отделение пре-РНК и РНК-полимеразы от матрицы ДНК

Слайд 31

Схема транскрипции

Слайд 32

Посттранскрипционные модификации пре-РНК
«Созревание» пре-мРНК
«Кэпирование» на стадии элонгации
Образование поли(А)- «хвоста» после транскрипции
Сплайсинг

– удаление интронов (некодирующих последовательностей) и соединение экзонов
Участвуют малые ядерные рибонуклеопротеины (мяРНП), образующие комплексы – сплайсосомы
Выход «зрелой» мРНК в цитоплазму
Альтернативный сплайсинг – механизм образования различных видов «зрелой» мРНК из одной и той же молекулы пре-мРНК в разных тканях
В результате в разных тканях при считывании информации с одного и того же гена образуются различные мРНК, а соответственно и различные белки

Слайд 33

Схема «созревания» пре-мРНК

Слайд 34

«Созревание» пре-тРНК
Удаление интронов
Модификация азотистых оснований (10-15%)
Формирование акцепторного участка и антикодона
3.

Выход зрелых тРНК в цитоплазму

Слайд 35

«Созревание» пре-рРНК

Слайд 36

ТРАНСЛЯЦИЯ: синтез белка
Место синтеза: рибосомы Матрица: мРНК
Субстраты: аминокислоты (АК) Адапторы: тРНК
Источники

энергии: АТФ, ГТФ
Кофактор: Mg 2+ (стабилизирует структуру рибосом)
Факторы инициации (IF), элонгации (EF), терминации (RF)
Активация АК: связывание с тРНК (аминоацил-тРНК-синтетазы)
Инициирующая аминоацил-тРНК (аа-тРНК): мет-тРНК
Инициирующий кодон мРНК: AUG
Этапы: инициации, элонгации, терминации
Образуется колинеарный матрице продукт – белок (последовательность АК соответствует последовательности кодонов мРНК)
Биологический код: запись информации о последовательности АК в белке с помощью последовательности нуклеотидов
Из школьного курса биологии вспомните и объясните свойства биологического кода!

Слайд 37

Свойства биологического кода
Триплетность
Наличие терминирующих кодонов (UAA, UAG, UGA)
Специфичность
Вырожденность
Универсальность
Однонаправленность
Колинеарность

Слайд 38

Активация аминокислот

Слайд 39

1 этап трансляции: инициация
К мРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, фактор инициации

IF, мет-тРНК и ГТФ. Когда комплекс свяжется с кодоном AUG, происходит присоединение большой субъединицы рибосомы, что сопровождается гидролизом ГТФ и отделением IF. Формируется полноценная рибосома с пептидильным (Р) и аминоацильным (А) центрами

Слайд 40

2 этап трансляции: элонгация (рост пептидной цепи)
Стадии элонгации:
Связывание аа-тРНК в А-центре

при участии фактора элонгации EF1 и с затратой энергии ГТФ
Образование пептидной связи между АК Р-центра и АК А-центра при участии пептидилтрансферазы
Перемещение рибосомы по мРНК (транслокация) в направлении от 5′- к 3′-концу с использованием энергии ГТФ и при участии фактора элонгации EF2
Многократное повторение стадий

Слайд 41

3 этап трансляции: терминация
Высвобождение пептида из связи
с тРНК и рибосомой:
Стоп-кодоны UAA,

UAG, UGA попадают в А-центр
Высвобождение полипептида при участии
факторов терминации RF1, RF3 и энергии ГТФ

Слайд 42

Посттрансляционные модификации белков – образование функционально активных белков
Частичный протеолиз
Фолдинг – формирование

пространственной структуры (II, III) при участии белков-шаперонов
Модификация аминокислот (гликозилирование, фосфорилирование, ацилирование, метилирование……)
Образование дисульфидных связей (цистеин-цистеин)
Присоединение простетической группы (сложные белки)
Сборка протомеров в олигомерные белки (формирование IV структуры)

Слайд 43

Регуляция матричных биосинтезов
Экспрессия генов — процесс, в ходе которого наследственная информация

от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок (в процессе транскрипции и трансляции)
Механизмы регуляции экспрессии генов различны: компактизация ДНК, модификация ДНК и гистонов, привлечение факторов транскрипции и др.
Гены белков «домашнего хозяйства» экспрессируются с постоянной скоростью (конститутивные) и обеспечивают жизнеспособность клеток (например, гены ферментов энергетического обмена).
Стойкая репрессия транскрипции определенных генов в различных клетках обеспечивает формирование специализированных клеток, тканей и органов.
Адаптивная регуляция обеспечивает изменение скорости экспрессии генов в ответ на меняющиеся условия среды (индуцибельная экспрессия).

Слайд 44

Адаптивная регуляция осуществляется при участии:
регуляторных белков, взаимодействующих с участками ДНК
индукторов

(стимулируют экспрессию)
корепрессоров (подавляют экспрессию)
Индукторы или корепрессоры стимулируют присоединение регуляторных белков к регуляторным участкам ДНК
В качестве индукторов и корепрессоров выступают гормоны, ростовые факторы, продукты метаболических путей
Регуляторные участки ДНК:
Энхансер – «усилитель» транскрипции
Сайленсер – «тушитель» транскрипции

Слайд 45

Примеры адаптивной регуляции экспрессии генов
КОРТИЗОЛ (как индуктор) стимулирует присоединение регуляторного белка

к энхансеру и вызывает экспрессию гена ФОСФОЕНОЛПИРУВАТКАРБОКСИКИНАЗЫ (ключевого фермента синтеза глюкозы), что приводит к повышению уровня глюкозы в крови при голодании, стрессе и физической нагрузки
ХОЛЕСТЕРИН (как корепрессор) стимулирует присоединение белка-регулятора к сайленсеру и вызывает подавление экспрессии гена ГМГ-КоА-РЕДУКТАЗЫ (ключевого фермента синтеза холестерина), что приводит к снижению синтеза холестерина (поэтому чем больше холестерина поступает с пищей, тем меньше его синтезируется)

Слайд 46

Примеры ингибиторов матричных биосинтезов
Токсин белой поганки аманитин ингибирует РНК-полимеразу II (синтез

мРНК)
Энтеротоксин возбудителя дифтерии ингибирует трансляцию, модифицируя фактор элонгации EF2 и нарушая транслокацию рибосом
Интерфероны (гликопротеины лимфоцитов и макрофагов, обладающие противовирусной активностью):
активируют РНК-азу, расщепляющую мРНК и рРНК
стимулируют синтез протеинкиназы, которая фосфорилирует и тем самым инактивирует фактор инициации трансляции IF2
прекращается синтез белков в инфицированных клетках человека, клетка погибает, но останавливается размножение вирусов

Слайд 47

Задание для самостоятельной работы
Используя интернет-ресурсы и учебник выполните задания и составьте

конспект по вопросам:
1. Принцип метода полимеразной цепной реакции и его применение в медицине.
2. Роль нерепарированных изменений ДНК (мутаций) в развитии биохимической индивидуальности человека (полиморфизме генов и белков), наследственных заболеваний и канцерогенезе.
3. Заполните таблицу «Лекарственные препараты – ингибиторы матричных биосинтезов» (см. следующий слайд).

Слайд 48

Противоопухолевые и антибактериальные препараты – ингибиторы матричных биосинтезов

Слайд 49

Заключение
Процессы репликации, транскрипции, трансляции (матричные биосинтезы) лежат в основе «производства» белков

и ферментов, функционирование которых является основой жизни
Регуляция данных процессов лежит в основе адаптации
Нарушение данных процессов приводит к развитию заболеваний
Знания о нуклеиновых кислотах и механизмах матричных биосинтезов являются основой создания лекарственных препаратов, методов диагностики и терапии

Матричные биосинтезы

Содержание

История исследований в молекулярной биологииАпрель 1953 г. - предложена модель пространственной структуры

Джеймс Уотсон (р. 1928) Френсис Крик (1916-2004)1952 г работа над моделированием ДНКОснова:

"...выдающийся харизматический символ нашего времени - спиральная лестница, ведущая, я надеюсь,

Актуальность темы лекции: открытия молекулярной биологии играют важную роль в развитии современной

Генная и клеточная терапия – «небеса», к которым привела спиральная лестница

Клеточная терапияТерапия с использованием стволовых клетокС помощью определенных генов можно перепрограммировать

Цель лекцииЗнать: строение и функции нуклеиновых кислотхимико-биологическую сущность процессов репликации, транскрипции,

План лекции1. Строение и функции ДНК и РНК (самостоятельное повторение курса

Строение нуклеиновых кислотФункция: хранение, передача, реализация наследственной информацииНуклеиновые кислоты (НК) -

Пентозы в структуре нуклеиновых кислот

Первичная структура НК: последовательность нуклеотидовХимические связи:1 - 5′-фосфоэфирная2 – N-гликозидная3 -

Вторичная структура ДНК: двойная спиральПравозакрученная спираль (виток = 10 н.п.)Цепи антипараллельны:

Третичная структура ДНК: нуклеопротеидные комплексы (хромосомы)Гистоновые белки: белки с высоким содержанием

Структура нуклеосом

Пространственная структура РНКОдноцепочечнаяШпильки – спирализованные участки (водородные связи)Не соблюдается правило ЧаргаффаВиды

тРНКСтруктура тРНК:1 – шпильки2 - петлимолекулы-адапторы: переводят информацию мРНК в последовательность

рРНК структурный компонент рибосом80% от общего количества РНК в клетке4 типа у

РЕПЛИКАЦИЯ: синтез ДНКПротекает в ядре в S-фазу клеточного цикла перед митозомСтимулы:

1 этап репликации: инициацияФормирование репликативной вилки:ДНК-топоизомераза расщепляет 3′,5′-фосфодиэфирную связь в одной

Схема инициации репликации

2 этап репликации: элонгацияСинтез новых цепей ДНКЛидирующая цепь: 3′ - 5′

3 этап репликации: терминацияИсключение праймеровЗавершение формирования отстающей цепи ДНКЭндонуклеаза (РНКаза) удаляет

Схема репликативной вилки

Репарация ошибок и повреждений ДНКПричина повреждений ДНК:действие факторов окружающей и внутренней

Схема работы системы репарации ДНК

Роль системы репарацииРепарация необходима для сохранения генома и возможна благодаря существованию

ТРАНСКРИПЦИЯ: синтез РНКПротекает в ядре вне зависимости от фаз клеточного циклаМатрица:

1 этап транскрипции: инициацияПромотор – последовательность ДНК (ТАТА), с которой связывается

2 этап транскрипции: элонгация и терминацияЭлонгация: рост нити пре-РНКФакторы элонгации (E, H,