Молекулярные основы наследственности. Реализация

Молекулярные основы
наследственности.
Реализация
наследственной
информации.
Лектор: канд.биол.наук.,
ассистент Гоч И.В.
Вопросы лекции
1. История исследования белка.
2. Классификации белков.
3. Структура белков.
4. Свойства белков. Денатурация.
5. Биосинтез белков и его этапы.
6. Репликация ДНК.
7. Роль РНК в передаче наследственной
информации.
8. Механизмы транскрипции и
трансляции.
9. Генетический код
Актуальность
темы:
Наследственность восстановление у потомков
биологического сходства с
родителями.

Способность клеток
поддерживать высокую
упорядоченность своей организации
зависит от генетической
информации, которая сохраняется в
форме дезоксирибонуклеиновой
кислоты (ДНК). Раскрытие роли ДНК
в передаче наследственных свойств
представляется одним из основных
достижений современной биологии.

Исследования
строения белка
Горбачевский
Иван Яковлевич
(1854-1942)
Первым в мире описал
структуру белка.
2004 И.Я. Горбачевского
(ЮНЕСКО)
Исследования строения белка

Белки были выделены
в отдельный класс
биологических молекул
в XVIII веке в
результате работ
французская химика
Антуана Фуркруа и
других ученых, в
которых было отмечено
свойство белков
коагулировать
(денатурировать) под
воздействием
нагревания или кислот.
Антуан Франсуа де Фуркруа
Исследования строения белка
В
1902 Э. Фишер сформулировал пептидную
гипотезу, согласно которой белки построены
из аминокислотных остатков, соединенных
пептидными связями.
Д. Уотсон и
Ф.Крик

Америкнськие ученые Уотсон и Крик 28
февраля 1953 открыли структуру (ДНК) вещества, которое содержит всю
наследственную информацию.
Исследования строения белка



Белки - высокомолекулярные органические соединения биополимеры, состоящие из соединенных в цепь
аминокислотных остатков.
Молекулы различных белков неодинаковы. Молекулы
данного вида белков идентичны, они не отличаются ни по
длине цепей, ни по составу, ни по последовательности
аминокислот.
Макромолекула ДНК - это два длинные полимерные цепи,
состоящие из мономеров дезоксирибонуклеотидов, тесно
соединенных между собой
Содержание отдельных
элементов в белках
углерода 50-55%,
 кислорода 6,57,3%,
 азота 15,0-17,6%,
 серы 0,3 - 2,5%.

Структура аминокислоты
(мономера полипетидов и
белков)
NH2 (аминогруппа)
|
H --- C ---
COOH (карбоксильная группа)
|
R
пептидние связи
C' и N атомов –
СОNH
Уровни организации белковой молекулы

Первичную структуру стабилизируют пептидные связи, вторичную водородные и гидрофобные взаимодействия, третичную дисульфидные мостики, гидрофобные, ионные взаимодействия,
четвертичную - электростатическое притяжение глобул.
Денатурация и ренатурация
белка
Нуклеотиды (мономеры ДНК и РНК)








1. Азотистые основания:
пуриновые (аденин (А), гуанин (Г)
пиримидиновые (тимин (Т), цитозин (Ц), урацил (У).
ДНК содержит аденин, гуанин, цитозин, тимин (!)
РНК содержащий аденин, гуанин, цитозин, урацил
(!).
Правило Чаргаффа: А = Т и Г = Ц
(А + Г = Т + Ц).
Аденин
Гуанин
Тимин
Цитозин
2) моносахарида дезоксирибозы (в
нуклеотидах РНК-рибозы)
3) остатка фосфорной кислоты.

ДНК

По форме ДНК похожа на
закрученную винтовая лестница,
состоящая из двух цепей - «перил»,
удерживаемых вместе «ступеньками».
Аденин одной цепи двумя
водородными связями соединяется с
тимином другой цепи, а гуанин - тремя
водородными связями с цитозином.
Такая «упаковка» ДНК объясняется
ее размерами. Например, общая
длина всей ДНК человека
составляет более 1010 км
Комплементарность
Нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК
Нуклеиновые кислоты

В зависимости от вида пентозы, что входит в состав
нуклеотида, различают два типа нуклеиновых кислот:
дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК).
В состав ДНК входит остаток дезоксирибозы, в РНК рибозы.
ДНК - носитель генетической
информации
Модель молекулы ДНК и молекула ДНК человека под электронным
микроскопом
Репликация ДНК
Основные этапы репликации:
1. Инициация (распознавание точки
инициации, роль белках-инициаторов,
раскрутка молекулы ДНК (ферменты
геликазу, топоизомеразы), образование
Репликационный вилок
 2.Елонгация (добавление
дезоксирибонуклеотидов к З'-концу
растущей цепи)
 3. Терминация

Схема
удвоения
цепей ДНК
по Р. Окадзаки
Биосинтез
белка





4 этапа:
I этап. транскрипция
II этап. Активация
аминокислот.
III этап. Трансляция
IV етап. Модификация
Транскрипция
Транскрипція
РНК полимераза
Активний центр РНК-полімерази
Строение молекулы т-РНК: 1 - петля 1, 2 - петля 2, 3 - петля
3, 4-акцепторный конец, 5-ОН 3 '-конец; 6-5'-конец, 7антикодон, 8-модификационные
нуклеотиды.
Строение
рибосомы
Рибосома складається з двох субодиниць: великої і малої.
Рибосома складається
з двох субодиниць:
великої і малої.
этапы трансляции
 Инициация
(активация
аминокислоты: аминокислотаАМФ -> ферментативный
комплекс + т-РНК ->
аминоацил-тРНК + АМФ +
фермент; активация рибосом)
 элонгация
 терминация
 Посттрансляционные
превращения белков
Биосинтез белка
Трансляция
Генетический код
Генетический код, его
основные принципы и
свойства
универсальность
 триплетность
 специфичность
 вырожденность
 колинеарность
 однонаправленность
 неперекривность

Поток биологической
информации существует
такими путями:
ДНК (транскрипция) »РНК (трансляция)">
белок;
 ДНК (репликация)> ДНК (транскрипция)
»РНК (трансляция)» белок;
 РНК (трансформация,
трансдукция,конъюгация) »ДНК
(транскрипция)»
РНК (трансляция) "> белок


Биологическая роль
аминокислот и белков
Биологическая роль аминокислот и белков очень
важна. Белки - необходимые составляющие всех живых
организмов, они участвуют в каждом внутреннем
процессе клетки.
Спасибо за
внимание!