Презентация "Свойства ДНК" 10 класс

• ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КРАСНОЯРСКИЙ МЕДИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ»

• Компьютерная лекция №3
• Свойства ДНК Дисциплина «Молекулярная биология» Специальность «Лабораторная диагностика»

• Красноярск, 2010

• Выполнил преподаватель
• «Лабораторной диагностики»
• Бондарева Л. В.

• План
• 1.Свойства генетического кода.
• 2.Репликация ДНК и его механизм.
• 3.Репарация ДНК, химическая стабильность.
• 4.Генные мутации:
• -замена азотистых оснований
• -сдвиг рамки считывания
• -инверсия
• 5.Рекомбинация (мутон, рекон).
• 6.Механизм транскрипции (транскрипционная вилка).

• 1. Свойства
• генетический
• код

Генетический код

• Способ записи информации о первичной структуре белков через последовательность нуклеотидов ДНК и РНК.
• Полностью расшифрован к 1966

Георгий Антонович Гамов (1904-1968)

• Физик-теоретик
• 1954
• Сформулировал проблему кода и предположил его триплетность.

• История открытия генетического кода

Проблема

• Алфавит белков

• 20 а.к.

• Алфавит ДНК и РНК

• 4 нуклеотида

Обоснование триплетности кода Гамовым

• Моноплетный

• 1 → 1

• 4

• Сколько а.к. можно закодировать

• Дуплетный

• 2 → 1

• 16

• Триплетный

• 3 → 1

• 64

• н.

• а.к.

История открытия генетического кода

• Маршалл Ниренберг
• Гобинд Корана
• Роберт Холли
• Нобелевская премия 1968

• Har Gobind Khorana Robert W. Holley

Симпозиум в Колд-Спринг-Харборе.

• Симпозиум в Колд-Спринг-Харборе.
• Фрэнсис Крик представил результат коллективного труда нескольких лабораторий – таблицу генетического кода.

• 1966

Свойства кода

• Триплетность
• Неперекрываемость
• Отсутствие межкодонных знаков препинания
• Наличие межгенных знаков препинания
• Однозначность
• Вырожденность (избыточность)
• Помехоустойчивость
• Универсальность

Свойства кода 1. Триплетность

• Триплет = кодон – тройка нуклеотидов, кодирующая одну а.к.
• 5' ЦУГ 3‘

• Направление чтения

• Число триплетов – 64
• Записываются в символах РНК и ДНК

• Неперекрывающийся
• код

• Перекрывающийся
• код

• А Г У У А Ц Г Ц А

• А Г У У А Ц Г Ц А

• А Г У У А Ц Г Ц А

• Ограничения: следующая а.к. может быть не любой, а только с кодоном, начинающимся на У

• Свойства кода 2. Неперекрываемость

• Текст считывается подряд по 3 буквы

• Его можно прочесть тремя рамками считывания

• А Г У У А Ц Г Ц А Ц А

• А Г У У А Ц Г Ц А Ц А

• А Г У У А Ц Г Ц А Ц А

• Сер Тир Ала

• Вал Тре Гис

• Лей Арг Тре

• Рамка считывания 2

• Рамка считывания 3

• Свойства кода 3. Отсутствие межкодонных знаков препинания

Знак окончания гена – три СТОП-кодона

• Знак окончания гена – три СТОП-кодона
• СТОП-кодоны не кодируют никакую а.к. и синтез белка на них прекращается.

• Свойства кода 4. Наличие межгенных знаков препинания

• УГА УАА УАГ

• 1 кодон

• 1 а.к.

• кодон 1

• кодон 2

• кодон 3

• 1 а.к.

• Кодонов – 61 Аминокислот – 20

• 5. Однозначность

• 6. Избыточность (вырожденность)

Генетический код един у всех живущих на Земле организмов.

• Генетический код един у всех живущих на Земле организмов.
• Это самое мощное свидетельство единства происхождения всего живого.

• Свойства кода 7. Универсальность

Некоторые отклонения были обнаружены в митохондриях.

• Некоторые отклонения были обнаружены в митохондриях.
• Поскольку отклонения – разные, то они произошли после становления универсального кода и связаны с тем, что геном митохондрий – очень маленький.

• Свойства кода 8. Универсальность

• Универсальный биологический процесс передачи генетической информации в поколениях клеток и организмов, благодаря созданию точных копий ДНК.
• ДНК – единственная молекула клетки, способная к самоудвоению.

• 2. Репликация ДНК

Место репликации в клеточном цикле

• Репликация ДНК всегда предшествует делению клетки.

• Репликация

• S-период
• (Synthesis)

• Интерфаза

• Деление

• Каждая дочерняя клетка получает точную копию всей ДНК

Принципы репликации

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

Полуконсервативность

• Полуконсервативный

• Консервативный

• Дисперсионный

• Старые цепочки ДНК

• Вновь синтезированные

Прерывистость репликации

• Репликон – расстояние между двумя сайтами начала репликации ori ~ 100 тыс. н.п.

• У прокариот вся кольцевая молекула – один репликон

• ДНК одной хромосомы

• ori

• ori

• Репликон

Прерывистость репликации

• ДНК одной хромосомы

• ori

• ori

• Репликативные вилки

Прерывистость репликации

• ДНК одной хромосомы

• ori

• 3'

• 5'

• 3'

• 5'

• 5'

• 5'

• 3'

• 3'

• Противоречие с принципом униполярности – расти может только 3' конец !

• ?

• ?

Молекулярная машина репликации 1. Геликазы раскручивают двойную спираль

• 1. Геликазы раскручивают двойную спираль

• ДНК-
• полимераза

• праймаза

• Праймер
• РНК

• 2. Праймаза синтезирует РНК-затравку (праймер)

• Удаление праймера

• 3. ДНК-полимераза III синтезирует новую цепь ДНК
• 4. ДНК-полимераза I удаляет праймер и заделывает брешь

• 5. Лигаза – сшивает концы.

• ДНК-полимераза I (кольцеобразная структура, состоящая из нескольких одинаковых молекул белка, показанных разными цветами), лигирующая повреждённую цепь ДНК

ДНК-полимераза использует нуклеотиды в виде 5' трифосфатов

• Растущий 3‘ конец цепочки

• Дезокси-нуклеотид трифосфат

• 5'

• 3'

• 5'

• 3'

Свойства ДНК-полимеразы

• 1. Присоединяет по одному нуклеотиду с 3‘ конца растущей цепочки.
• 2. Требует для начала работы спаренного 3‘ конца.
• 3. Отщепляет один нуклеотид назад, если он не спарен – т.е. исправляет свои ошибки.

• Логически связанные свойства !

• 3'

ДНК-полимераза исправляет ошибки

• Если новый нуклеотид не спарен – фермент не может двигаться дальше.

• Тогда он выедает неверный нуклеотид и ставит другой.

Скорость репликации ДНК

• У прокариот – 1000 нуклеотидов /сек
• У эукариот – 100 нуклеотидов /сек
• (медленнее, потому что ДНК сложно упакована – нуклеосомы и другие уровни упаковки)

Выводы по репликации ДНК

• В результате репликации каждая дочерняя клетка получает точную копию всей ДНК содержавшейся в материнской клетке.
• ДНК всех клеток одного организма – одинаковая, как по количеству молекул, т.е. хромосом, так и по их нуклеотидному составу.

• 3.Репарация ДНК

• Белки, которые исправляют ошибки и повреждения в ДНК.
• Дефекты этих систем ведут к тяжелым заболеваниям.

• Пигментная ксеродерма – дефект системы репарации УФ-повреждений

• 4. Генные мутации

• Классификация мутаций по характеру появления

• Мутации по уровню возникновения

• Генные мутации, геномные мутации,. хромосомные мутации:
• --- связаны с изменениями внутри гена
• --- связаны с изменениями структуры хромосом
• --- приводят к изменению числа хромосом

• ДЕЛЕЦИЯ

• от лат. deletio — уничтожение — хромосомная аберрация (перестройка), при которой происходит потеря участка хромосомы.

• ДУПЛИКАЦИИ

• От лат. duplicatio — удвоение — структурная хромосомная мутация, заключающаяся в удвоении участка хромосомы.

• Транслокации

• Хромосомы шимпанзе и человека.
• Поперечная исчерченность обоих видов очень близка.
• (транслокация по 2 паре).

Репликативная вилка

• Униполярность:
• Растущий конец новой цепочки – всегда 3'

• 3'

• 5'

• 3'

• 3'

• Запаздывающая цепь

• Лидирующая цепь

• Направление движения вилки

• Фрагменты Оказаки

• 6.Механизм транскрипции (транскрипционная вилка).

• Домашнее задание

• Биология. Кн. 1. / Под ред. В.Н. Ярыгина. 1999. с.68 - 92.
• Коничев А.С. Молекулярная биология. 2005. с. 204 – 277.