Слайд 12.2. Реализация генетической информации в клетке
Репликация ДНК
Генетический код и его
свойства
Этапы реализации генетической информации
../../2012
Слайд 21.1. Репликация
Репликация – это молекулярный процесс точного копирования ДНК, в
результате которого из одной молекулы ДНК образуются две новые молекулы.
Слайд 31.1. Репликация обеспечивает:
Процесс удвоения и точную передачу генетического материала
Процесс самовоспроизодства
Наследственность
Преемственность между поколениями и постоянство генетической информации в процессе клеточного
деления
Слайд 51.1. Принципы репликации
Матричный синтез
Комплементарный синтез
Антипараллельный синтез
Двунаправленный синтез
Полуконсервативный синтез
Точный синтез
Сложный процесс
с участием целого комплекса белков и ферментов
Слайд 71.1. Репликация в двух направлениях
Слайд 91.1. Сложности процесса репликации
Конформация длинных линейных и коротких кольцевых молекул
ДНК
Стремление цепей ДНК к ренатурации и образованию двуцепочечных фрагментов
Специфичность ферментов
и большое количество специфических реакций
Асинхронность реплиации эухроматиновых и гетерохроматиноавых участков
Необходимость энергии для обеспечения денатурации/ренатурации
Необходимость механизмов предотвращения или исправления ошибок репликации
Слайд 101.1. Аппарат репликации
Цепи ДНК в качестве матрицы,
Точка инициации ORI
Свободные нуклеозидтрифосфаты
(dNTP, NTP)
Белки SSB
Комплекс ферментов:
- геликаза
-
ДНК-полимераза
- праймаза
- топоизомеразы I и II
- лигаза
Слайд 11ORI – точка начала репликации
состоит из около 300 пар
нуклеотидов
содержит участки, способные связывать специфические белки инициации репликации.
Слайд 12ДНК-геликаза
Обеспечивает локальную деспирализацию и денатурацию ДНК, используя энергию гидролиза АТФ
Слайд 13ДНК-полимераза
катализирует реакцию полимеризации нуклеотидов
Слайд 15!!! ДНК-полимераза самостоятельно не может начать синтез новой цепи, она
способна только к удлинению этой цепи при наличии затравки.
Праймаза –обеспечивает
синтез небольшого фрагмента РНК, выполняющего роль затравки
Слайд 16Топоизомеразы удаляют витки спирали за счет разрезов
Слайд 17Лигаза – сшивает вновь синтезированные фрагменты
Слайд 18Белки SSB – стабилизируют цепь ДНК -матрицу в выпрямленном состоянии
Слайд 19!!! Репликация обеспечивается слаженной работой всех компонентов аппарата репликации
Слайд 20Репликон – функциональная единица репликации
состоит из 100-300 тыс.п.н.
имеет
точку начала (ori) и точку окончания (terminus)
содержит две репликативные
вилки
у прокариот 1 репликон, а у эукариот – много
Слайд 21Направление синтеза в
репликативной вилке
Слайд 22На отстающей цепи-матрице синтез идет в виде фрагментов Оказаки
Слайд 23Контроль репликации обеспечивают:
ORI
Сайт-специфические белки
Белки регуляции клеточного цикла
Слайд 24Этапы репликации:
Инициация
- присоединение специальных белков к точке ORI
- локальная денатурация и образования репликативного глазка
-
синтез праймера
- присоединение первых dNTP к праймеру
Элонгация
- удлинение новых цепей за счет полимеризации нуклеотидов
- выявление ошибок и их исправление
Терминация
- встреча соседних репликативных вилок
- удаление праймеров
- заполнение брешей
- сшивание фрагментов Оказаки
- ренатурация ДНК
Слайд 25Инициация репликации
- присоединение специальных белков к точке ORI
- локальна денатурация
и образования репликативного глазка
- синтез праймера
- Присоединение первых dNTP к
праймеру
Слайд 26Особенности репликации у прокариот (тип Θ)
Один репликон и одна точка
ori, которой ДНК фиксируется к плазмалемме
Скорость – 1000 нукл/сек
3 типа
ДНК-полимеразы (I,II,III)
тип III –основной , обладает полимеразной и экзонуклеазной активностями,
тип II – заполняет бреши и удаляет праймеры.
две репликативные вилки
Слайд 27Особенности репликации у эукариот
Репликация начинается во многих точках ori и
происходит асинхронно
Скорость репликации 20-100 нукл.\сек
5 типов ДНК-полимеразы
Из-за удаления последнего праймера
отстающая цепь всегда короче
Теломерные участки реплицируются по специальному механизму
Слайд 301.2. Генетический код
Зашифровка наследственной информации о последовательности аминокислот в полипептидной
цепи в виде последовательности триплетов нуклеотидов в молекуле ДНК (мРНК)
Слайд 31DNA
RNA
Protein
Replication
Transcription
Translation
Центральная догма
Слайд 32Генетический код
G.Gamov, 1960: предполагает что генетический код является триплетным
S.Brenner, F.Crick,
1961: предполагает что чтение информации последовательно (5ʹ - 3ʹ)
M.Nirenberg, I.Matthaei,
1961: синтез полифенилаланина
S.Ochoa et al., 1982; Bretscher, Grunberg-Manago, 1962; Nirenberg, Matthaei, Jones, 1962: расшифровка генетического кода
Слайд 35кополимер
Кодон узнавания
Аминокислота
Последова тельность кодона
(CU)” CUC|UCU|CUC…
Leucine 5’-CUC-3’
Serine UCU
(UG)” UGU|GUG|UGU… Cystine UGU
Valine GUG
(AC)” ACA|CAC|ACA… Threonine ACA
Histidine CAC
(AG)” AGA|GAG|AGA… Arginine AGA
Glutamine GAG
(AUC)” AUC|AUC|AUC… Polyisoleucine 5’-AUC-3’
Слайд 371: Генетический код является триплетным
Слайд 38Каждая аминокислота определяется тремя нуклеотидами
Существуют 64 триплета (кодонов), 3
из которых безсмысловые(UUA, UAG, UGA)
Кодон AUG – инициирующий кодон
Генетический код
Слайд 392: Генетический код является вырожденным
Слайд 40Вырожденный – одна и та же аминокислота может быть кодирована
несколькими разными триплетами
Слайд 413: Генетический код является неперекрывающимся
Слайд 42Неперекрывающийся– кодоны расположены один за другим без пробелов
… AUG/CCA/CAC/ACC/CAA …
Слайд 434: Генетический код является непрерывным
Слайд 44Непрерывный – последовательность аминокислот в молекуле белка соответствует последовательности триплетов
в молекуле ДНК
Слайд 455: Генетический код является специфическим
Слайд 46Специфический – один и тот же кодон (триплет нуклеотидов) определяет
лишь одну аминокислоту
Слайд 476: Генетический код является универсальным
Слайд 48Универсальный – один и тот же кодон определяет одну и
ту же аминокислоту независимо от природы организма (вирусы, бактерии, грибы,
растения, животные)
Слайд 49!!! 6:
Существуют некоторые незначительные отклонения от универсальности генетического кода
Слайд 50Генетический код митохондрий млекопитающих
Слайд 511.3. Экспрессия генов
Экспрессия генов– совокупность эпатов реализации генетической информации от
молекулы ДНК (гена) до синтеза белка
(транскрипция, сплайсинг, трансляция)