Слайд 1
Практическое занятие №7:
«Поток информации в клетке.
Репликация ДНК»
Слайд 3
В процессе реализации генетической информации в клетке выделяют два
информационных потока.
Один из них связан с
репликацией ДНК и последующей передачей ее от материнской клетки к дочерним клеткам.
Другой поток осуществляется на всем протяжении жизненного цикла клетки и заключается в экспрессии генов: переносе генетической информации от ДНК через
мРНК к полипептидам и белкам.
Слайд 4
Охарактеризуйте химическое строение ДНК
Слайд 6Антипараллельность молекулы ДНК
Слайд 9
В структурной организации молекулы ДНК выделяют первичую структуру —– последовательность
нуклеотидов в каждой из одноцепочечных полинуклеотидных цепей, вторичную структуру —–
две комплементарные одноцепочечные полинуклеотидные цепи, соединенные между собой водородными связями, третичную структуру —– трехмерную спираль с присущими ей пространственными характеристиками.
Слайд 11Схема репликации ДНК
1- дочерня цепь; 2- синтезирующиеся
цепи; 3 – дочерние цепи
Слайд 12
Характеристика белков репликативного комплекса
Слайд 13
У эукариот насчитывается более 11 различных ДНК-полимераз
Слайд 14Репликон эукариотической хромосомы
Слайд 18
- к нуклетидам сайта начала репликации присоединяется фермент геликаза,
действие которого приводит к разрыву водородных связей между азотистыми основаниями
ДНК, в результате чего составляющие ее нити раскручиваются в противоположных направлениях и двойная спираль расплетается;
- с образующимися под действием фермента геликазы одноцепочечными участками ДНК связываются дестабилизирующие белки;
перемещение репликативной вилки вдоль материнской молекулы ДНК. При этом в вилке возникает торсионное напряжение, которое снимается ферментом топоизомеразой;
присоединения к материнской цепи под действием фермента ДНК- праймазы праймеров- короткой рибонуклеотидной последовательности, насчитывающей 8- 10 нуклеотидов .
Инициация репликации ДНК у кишечной палочки
Слайд 19
Поскольку ДНК-полимераза способна присоединять нуклеотиды лишь к 3`-концу растущей дочерней
цепи, а нити молекулы ДНК антипараллельны, процесс репликации на материнских
цепях ДНК протекает по-разному.
Слайд 20
На матрице (3`-5`) сборка новой цепи происходит непрерывно, и
она постепенно удлиняется на 3`- конце. Такая цепь называется лидирующей.
Синтез второй цепи осуществляется прерывисто, короткими участками, также в направлении от 5`- к 3` - концу (по принципу шитья «назад иголкой»). Такие участки получили название фрагментов Оказаки. У прокариот они содержат от 1000 до 2000 нуклеотидов, у эукариот - 100 - 200 нуклеотидов. Цепь ДНК, синтезируемая прерывно, называется запаздывающей .
Слайд 21
На заключительной стадии репликации РНК-праймеры под действием ДНК-полимераз, обладающих экзонуклеазной
активностью, удаляются и замещаются соответствующими дезоксирибонуклеозидами. Образующиеся в результате этого
вновь синтезированные одноцепочечные участки ДНК, включающие в свой состав и фрагменты Оказаки, ковалентно соединяются между собой при помощи фермента ДНК-лигазы.
Слайд 22
Процесс репликации происходит с большой скоростью. У
прокариот длина вновь синтезируемой цепи ДНК увеличивается примерно на 500
п.н. в сек., у эукариот - на 50 п.н. в сек.
Все 23 молекулы ДНК генома человека удваиваются за 7-10 часов.
Слайд 23
Расскажите об особенностях репликации у эукариот и сущности феномена концевой
недорепликации ДНК.
Слайд 24 Дочерняя цепь ДНК
Материнская цепь ДНК
Ориджин
Глазок
Репликативная вилка
Репликон
Начало репликация эукариотической ДНК
Слайд 26
Молекулы ДНК у эукариот имеют линейную форму. Поэтому на завершающем
этапе репликации у экариот не происходит замещения удаленных рибонуклетидов праймеров
дезоксирибонуклеотидами со стороны 5`- концов вновь синтезированных дочерних цепочек ДНК. По этой причине после каждого цикла репликации молекулы эукариотических ДНК оказываются укороченными.
Слайд 27
Дайте характеристику механизмов защищающих клетки эукариот от концевой недорепликации
ДНК
Слайд 28
Схема работы теломеразы
(стадия элонгации)
Слайд 29
Схема работы теломеразы
(стадия транслокации)
Слайд 31
ДНК теломер не несет генетической информации. Поэтому утрата части нуклеотидных
последовательностей теломер с каждым циклом репликации, хотя и сопровождается укорочением
молекулы ДНК, однако не влечет за собой соединения ДНК хромосом друг с другом.
Критическая длина человеческой теломеры, при которой хромосомы начинают соединяться друг с другом, составляет 12,8 теломерных повторов.
Слайд 32
Теломераза состоит из теломеразной обратной транскриптазы, теломеразной РНК и дискерина (по
две молекулы каждого из этих веществ).
РНК-теломеразы состоит из 450
нуклеотидов. Ее «рабочий» участок содержит 9 нуклеотидов, комплементарных последовательностям теломер. Три соседних нуклеотида «рабочего» участка, расположенные со стороны 3`- конца теломеразной РНК, служат для связывания с концевыми нуклеотидами теломер. Шесть других нуклеотидов «рабочего» участка используются в качестве матрицы для элонгации (удлинения) матричной цепи хромосомной ДНК .
Слайд 33
В процессе удлинения материнской цепи ДНК-теломераза транслоцируется (перемещается) по удлиняемой
цепи ДНК в направлении 3`- конца ее на расстояние равное
одному теломерному повтору, т.е. шести нуклеотидам. Такая последовательность событий повторяется до тех пор, пока длина синтезируемой теломерной последовательности матричной цепи ДНК не окажется достаточной для полного восстановления укороченной в результате репликации дочерней цепи. После завершения удлинения материнской цепи вновь синтезированной молекулы ДНК вторая укороченная дочерняя цепь ее достраивается обычным способом.
Слайд 34
Теломераза – фермент, функционирующий лишь в активно делящихся клетках. Считают,
что количество возможных делений клетки зависит от длины теломер и
работы теломеразы. Высокая активность этого фермента наблюдается у раковых клеток, способных к неограниченному количеству делений.
Слайд 35
Дайте характеристику молекулярной организации генов прокариот
Строение гена
1-смысловая цепь; 2-кодогенная цепь; 3- терминатор
Слайд 38
Ген представляет собой совокупность структурных
и регуляторных полинуклеотидных последовательностей ДНК, определяющих возможность синтеза колинеарных
молекул полипептида или РНК, при данных условиях его экспрессии.
Слайд 39
Регуляторные элементы контролируют инициацию, скорость, окончание транскрипции и
другие функции. Структурные элементы гена содержат информацию об аминокислотной последовательности
полипептидной цепочки или о первичной структуре тРНК, или рРНК.
Слайд 40
Ген состоит из двух одноцепочечных ДНК, одна из которых
транскрибируется и называется кодогенной цепью, другая - смысловой. Именно полинуклеотидная
последовательность смысловой цепи используется для характеристики молекулярной организации гена и структуры генома.
Слайд 41
Опероном называют группу структурных генов, работа которых контролируется одним оператором
-специфической полинуклеотидной последовательностью частично входящей в состав промотора, с которой
связываются регуляторные белки–репрессоры.
Слайд 42
Охарактеризуйте молекулярную организацию генов эукариот
Слайд 44ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА НА ЗАНЯТИИ
Посмотрите видеосюжет, который раскрывает механизмы репликации ДНК.
Распознайте
ферменты, участвующие в репликации ДНК, назовите их функции.
Слайд 45 Посмотрите еще один видеосюжет, показывающий образование репликативной вилки. Обратите внимание
на структурные динамичные структуры репликативной вилки. Раскройте роль ферментов в
функционировании репликативной вилки.
Слайд 46
КОНТРОЛЬНО-ОБУЧАЮЩИЕ ТЕСТЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ
1. Репликон представляет собой
а) участок ДНК,
реплицирующийся в данный момент
б) участок ДНК, расположенный между двумя точками
Оri
в) молекулу хромосомной ДНК, реплицирующуюся в данный момент
г) все молекулы хромосомной ДНК, реплицирующиеся в данный момент
2. Фермент ДНК-геликаза
а) снимает сверхспирализацию материнских цепей ДНК
б) разрывает водородные связи между комплементарными цепями ДНК
в) ведет синтез ДНК, присоединяя нуклеотиды к 3'-концу растущей цепи
г) синтезирует РНК-затравку
д) сшивает отдельные фрагменты ДНК отстающей цепи
3. Фермент праймаза
а) снимает сверхспирализацию материнских цепей ДНК
б) разрывает водородные связи между комплементарными цепями ДНК
в) удаляет праймеры и замещает их дезоксирибонуклеотидами
г) синтезирует РНК-затравку
д) сшивает отдельные фрагменты ДНК отстающей цепи
4. Фермент ДНК-полимераза-III:
а) снимает сверхспирализацию материнских цепей ДНК
б) разрывает водородные связи между комплементарными цепями ДНК
в) ведет синтез ДНК, присоединяя нуклеотиды к 3'-концу растущей цепи
г) ведет синтез ДНК, присоединяя нуклеотиды к 5'-концу растущей цепи
д) сшивает отдельные фрагменты ДНК отстающей цепи.
