Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Тема лекции:
Содержание
- 1. Тема лекции:
- 2. 2. Цель:Сформировать у студентов современные представления и
- 3. План лекции:1. Центральная догма молекулярной биологии (основной
- 4. Центральная догмаДНКРНКбелокРепликацияТранскрипцияТрансляцияОбратнаятранскрипцияРепликацияРНКТолько РНК-вирусыРетро-РНК-вирусыДругие организмы тоже получили от них этот фермент и используют в некоторых случаях
- 5. ДНКРНКбелокМатричные синтезы, разрешенные по центральной догмеНе обнаружен
- 6. Запрещенные матричные синтезыБелки никогда не бывают матрицами
- 7. РепликацияДНК
- 8. Универсальный биологический процесс передачи генетической информации в
- 9. Скорость репликации ДНКУ прокариот – 1000 нуклеотидов
- 10. Место репликации в клеточном циклеРепликация ДНК всегда
- 11. Принципы репликации1. Полуконсервативность2. Комплементарность3. Антипараллельность4. Униполярность5. Прерывистость
- 12. Полуконсервативность – каждая исходная (материнская) цепь ДНК выступает в качестве матрицы для синтеза дочерней цепиПолуконсервативныйКонсервативныйДисперсионный
- 13. КомплементарностьВновь синтезируемая ( дочерняя) цепь ДНК строится
- 14. Антипараллельность – синтез дочерней цепи ДНК происходит в противоположном от материнской цепи направлении
- 15. Униполярность:Удвоение цепи ДНК идет в направлении от
- 16. Репликон – расстояние между двумя сайтами начала
- 17. Прерывистость репликацииДНК одной хромосомыorioriРепликативные вилки
- 18. Репликация ДНК
- 19. Репликативная вилка3'5'3'3'Запаздывающая цепьЛидирующая цепьНаправление движения вилкиФрагменты Оказаки
- 20. ДНК ГеликазА – Фермент разделяющий цепи двухцепочечной
- 21. Свойства ДНК-полимеразы1. Присоединяет по одному нуклеотиду с
- 22. ДНК-полимераза исправляет ошибкиЕсли новый нуклеотид не спарен
- 23. Выводы по репликации ДНКВ результате репликации каждая
- 24. Проблема укорочения концов у линейных ДНКСформулирована –
- 25. Гипотеза ОловниковаУкорочение концов – это внутренние часы,
- 26. Но почему тогда клетки зародышевой линии делятся
- 27. Теломеразафермент, надстраивающий концы хромосом, содержит РНК.удлинение происходит
- 28. Репликация теломерной ДНК
- 29. Теломераза активна в клетках зародышевого пути эмбриональных
- 30. Значение для медицины Иногда в растующую
- 31. Синдром множественной ломкости хромосом (синдром Блума);Наследственная предрасположенность
- 32. Значение для медициныПосле каждого клеточного цикла теломеры
- 33. ТранскрипцияТранскрипция - это первый этап реализации генетической
- 34. АЦАГТТГААТГТЦААЦТТУГУЦААЦУУДНКДНК3'5'3'5'Матричная цепьСмысловая цепь
- 35. ЭукариотыПрокариоты1. Сопряжение транскрипции и трансляции2. Котранскрипция нескольких генов (опероны)Транскрипция Процессинг пре-мРНК Экспорт мРНКТрансляция(синтез пре-мРНК) кэпированиеполиаденилирование сплайсинг
- 36. РНК-полимеразаКор ферментХоло фермент βІβαωάαάβδω βІ
- 37. Гены – транскрибируемые участки ДНКТранскрибируется не вся
- 38. Слайд 38
- 39. РНК-полимераза движется по гену2. Элонгация (рост цепочки РНК)
- 40. В области терминатора находится инвертированный повтор, который
- 41. Общие параметры транскрипцииСкорость – около 30 нуклеотидов
- 42. ДНК ЯдроТранспорт
- 43. Особенности транскрипции у эукариотТранскрипция1. Кэп и поли-А-хвостСозревание м-РНК2.Сплайсингцитоплазма
- 44. Матричная РНК ПрокариотаКодирующая частьСтарт-кодонСтоп-кодон3'5'Кэп – модифицированные нуклеотидыПоли-А-хвостСозреваниеВыполняет роль лидерной последовательности30 – 300 А Лидерная последовательность
- 45. ДНК одного генаПТПромоторТерминатор Интроны и экзоныИнтроны –
- 46. ДНК одного генаПТПромоторТерминаторпре-м-РНКТранскрипцияСплайсинг (вырезание интронов)зрелая м-РНК В зрелой м-РНК остаются только экзоны
- 47. ДНК одного генаПТПромоторТерминаторпре-м-РНКСплайсинг в клетке 1зрелая м-РНКСплайсинг в клетке 2Альтернативный сплайсинг
- 48. Альтернативный сплайсинг в разных органах на разных
- 49. Значение для медициныИногда в некоторых транскриптах обнаруживают
- 50. Трансляция- это второй этап реализации
- 51. Синтез белка по матрице и-РНК, осуществляемый на
- 52. Участники трансляции: Аминокислоты; т – РНК;Аминоацил- т
- 53. Матричная РНККодирующая часть,транслируется3'5'Лидерная последовательность Шайна-ДальгарноБЕЛОКАУГSTOP3‘ нетранслируемый районЗнак начала трансляции
- 54. Транспортные РНКМолекула-адаптор.Один ее конец узнает кодон в м-РНК, а другой – несет аминокислоту.3'
- 55. Этапы трансляции Инициация (начало) Элонгация (удлинение) Терминация (окончание)
- 56. ПоследовательностьШайна-ДальгарноИнициация
- 57. Элонгация
- 58. Слайд 58
- 59. Терминациястоп
- 60. стоп
- 61. иРНКРастущийполипетидстартПолисома
- 62. Общие представление о фолдинге белковТрансляция мРНК приводит
- 63. Вспомогательные факторы фолдинга:а) Фолдазы – белки с
- 64. Генетическийкод
- 65. Генетический кодСпособ записи информации о первичной структуре
- 66. Физик-теоретик1954Сформулировал проблему кода и предположил его триплетность.Георгий
- 67. ПроблемаАлфавит белков20 а.к.Алфавит ДНК и РНК4 нуклеотида
- 68. Обоснование триплетности кода Гамовым
- 69. 1. Триплетность - каждая аминокислота кодируется
- 70. Слайд 70
- 71. Значение нарушений трансляции в медицине
- 72. Значение для медицины Знание белковых продуктов
- 73. Литература:Жимулев И.Ф. «Общая и молекулярная генетика» Новосибирск.,
- 74. Скачать презентанцию
2. Цель:Сформировать у студентов современные представления и знания о направлении и механизмах передачи наследственной информации в живых системах, их роли и значении в функционировании живых организмов в нормальных и патологических условиях.
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Тема лекции:
Реализация наследственной информации. Репликация, транскрипция, трансляция, генетический код. Недорепликация
концов линейных молекул ДНК. Теломеры, теломеразы
Слайд 22. Цель:
Сформировать у студентов современные представления и знания о направлении
и механизмах передачи наследственной информации в живых системах, их роли
и значении в функционировании живых организмов в нормальных и патологических условиях.
Слайд 3План лекции:
1. Центральная догма молекулярной биологии (основной постулат Крика). Типы
переноса генетической информации в живых системах: общий, специализированный, запрещенный.
2. Репликация,
определение, принципы.3. Основные ферменты, участвующие в репликации и их функции.
4. Проблема концевой недорепликации и ее решение.
5.Транскрипция. Механизмы транскрипции у про- и эукариот.
6. Процессинг и сплайсинг. Альтернативный сплайсинг.
7. Трансляция. Механизмы трансляции
8. Особенности биосинтеза белков у про- и эукариот
9. Генетический код, определение, свойства.
Слайд 4Центральная догма
ДНК
РНК
белок
Репликация
Транскрипция
Трансляция
Обратная
транскрипция
Репликация
РНК
Только РНК-вирусы
Ретро-РНК-вирусы
Другие организмы тоже получили от них этот фермент
и используют в некоторых случаях
Слайд 8Универсальный биологический процесс передачи генетической информации в поколениях клеток и
организмов, благодаря созданию точных копий ДНК.
ДНК – единственная молекула
клетки, способная к самоудвоению.
Слайд 9Скорость репликации ДНК
У прокариот – 1000 нуклеотидов /сек
У эукариот –
100 нуклеотидов /сек
(медленнее, потому что ДНК сложно упакована
– нуклеосомы и другие уровни упаковки)
Слайд 10Место репликации в клеточном цикле
Репликация ДНК всегда предшествует делению клетки.
Репликация
S-период
(Synthesis)
Интерфаза
Деление
Каждая
дочерняя клетка получает точную копию всей ДНК
Слайд 11Принципы репликации
1. Полуконсервативность
2. Комплементарность
3. Антипараллельность
4. Униполярность
5. Прерывистость
Слайд 12 Полуконсервативность – каждая исходная (материнская) цепь ДНК выступает в качестве
матрицы для синтеза дочерней цепи
Полуконсервативный
Консервативный
Дисперсионный
Слайд 13Комплементарность
Вновь синтезируемая ( дочерняя) цепь ДНК строится по принципу комплементарности.
В состав растущей цепи включается тот нуклеотид , который комплементарен
нуклеотиду родительской цепи (аденин с тимином, гуанин с цитозином).
Слайд 14Антипараллельность – синтез дочерней цепи ДНК происходит в противоположном от
материнской цепи направлении
Слайд 15Униполярность:
Удвоение цепи ДНК идет в направлении от 5` конца к
3` концу, следовательно новый нуклеотид присоединяется к 3 ` концу
растущей цепи.5' 3'
Слайд 16Репликон – расстояние между двумя сайтами начала репликации ori ~
100 тыс. н.п.
У прокариот вся кольцевая молекула – один репликон
Прерывистость
репликацииРепликация может идти одновременно в нескольких местах молекулы ДНК.
Слайд 19Репликативная вилка
3'
5'
3'
3'
Запаздывающая цепь
Лидирующая цепь
Направление движения вилки
Фрагменты Оказаки
Слайд 20ДНК ГеликазА – Фермент разделяющий цепи двухцепочечной ДНК на одинарные
ДНК ТОПОИЗОМЕРАЗА – фермент, изменяющий степень сверхспиральности, возникающее при раскручивании
двух цепей в репликативной вилке праймаза – фермент, обладающий РНК – полимеразной активностью; служит для образования РНК-праймеров, необходимых для инициации синтеза ДНК ДНК ПОЛИМЕРАЗА – синтезирует новую цепь ДНК по принципу комплементарности ДНК ЛИГАЗА – фермент, образующий фосфодиэфирную связь между двумя полинуклеотидами SSB (single-strand binding protein)-белки –связывающиеся с одноцепочечными нитями ДНК и предотвращают комплементарное спариваниеОсновные ферменты репликации
Слайд 21Свойства 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'
Слайд 22ДНК-полимераза исправляет ошибки
Если новый нуклеотид не спарен – фермент не
может двигаться дальше.
Тогда он выедает неверный нуклеотид и ставит другой.
Слайд 23Выводы 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.
Слайд 24Проблема укорочения концов у линейных ДНК
Сформулирована – А.М. Оловников, 1971
При
каждой репликации новые цепи должны укорачиваться с 5‘ концов
Почему? –
Там выедается РНК-затравка, а достроить брешь ДНК-полимераза не может – нет спаренного конца.При каждом делении хромосома теряет 50 н.п. на концах – теломерах.
Слайд 25Гипотеза Оловникова
Укорочение концов – это внутренние часы, отмеряющие время жизни
многоклеточного организма – число отпущенных ему делений, начиная с зиготы.
Как
только теломеры «закончатся» – клетка больше не делится и погибает.
Слайд 26Но почему тогда клетки зародышевой линии делятся бесконечно?
Оловников: должен существовать
механизм удлинения концов хромосом.
Теломераза – фермент, надстраивающий концы хромосом, содержит
РНК длиной 150 нуклеотидов и осуществляет обратную транскрипциюТеломераза и обратная транскриптаза – родственные белки, гомологичные по структуре и топологии.
Слайд 27Теломераза
фермент, надстраивающий концы хромосом, содержит РНК.
удлинение происходит путем
обратной транскрипции:
РНК
→ ДНК
На концах хромосом находятся длинные некодирующие повторы 5’ –
ГГТ ТАГ – 3’ 10-15 тысяч н.п. у человека
Слайд 29Теломераза активна в клетках
зародышевого пути
эмбриональных
стволовых
раковых
– поэтому они бессмертны
Теломераза неактивна
в соматических клетках –
ген для нее там, конечно же, есть, но выключен
Слайд 30Значение для медицины
Иногда в растующую цепь случайно вклинивается
неправильное основание, однако у здоровых клеток присутствует пострепликационные репаративные ферменты,
которые исправляют подобные ошибки.Патология пострепликационных механизмов репарации иногда обусловливает предрасположенность пациентов к некоторым онкологическим заболеваниям.
К ним относятся:
Слайд 31
Синдром множественной ломкости хромосом (синдром Блума);
Наследственная предрасположенность к раку молочной
железы, вызванную мутациями генов BRCA1 и BRCA2;
Аутосомно-доминантная форма рака кишечника
(наследственный неполипозный рак толстой кишки)
Слайд 32Значение для медицины
После каждого клеточного цикла теломеры укорачиваются на один
повтор, а следовательно, количество делений клетки ограничено числом повторов в
теломерной цепи. Согласно этому бесконечный рост и деление опухолевых клеток происходят из-за присутствия активных мутантных теломераз, которые препятствуют разрушению теломер
Слайд 33Транскрипция
Транскрипция - это первый этап реализации генетической информации, при котором
в клетках осуществляется биосинтез РНК на матрице ДНК, т.е. переписывание
информации о структуре белка с ДНК на специальный посредник – м РНК.
Слайд 35Эукариоты
Прокариоты
1. Сопряжение транскрипции и трансляции
2. Котранскрипция нескольких генов (опероны)
Транскрипция
Процессинг
пре-мРНК
Экспорт мРНК
Трансляция
(синтез пре-мРНК)
кэпирование
полиаденилирование
сплайсинг
Слайд 37Гены – транскрибируемые участки ДНК
Транскрибируется не вся ДНК, а лишь
отдельные ее участки – гены.
ДНК одной хромосомы
РНК
Слайд 40В области терминатора находится инвертированный повтор, который приводит к образованию
петли на РНК
3. Терминация
Терминатор (знак конца транскрипции)
Слайд 41Общие параметры транскрипции
Скорость – около 30 нуклеотидов / сек
Частота ошибок
– 1 на 104 нуклеотидов, т.е. на пять порядков выше,
чем при репликации.Синтез РНК – гораздо менее точный процесс, чем синтез ДНК.
Слайд 43Особенности транскрипции у эукариот
Транскрипция
1. Кэп и поли-А-хвост
Созревание м-РНК
2.Сплайсинг
цитоплазма
Слайд 44Матричная РНК
Прокариота
Кодирующая часть
Старт-кодон
Стоп-кодон
3'
5'
Кэп – модифицированные нуклеотиды
Поли-А-хвост
Созревание
Выполняет роль лидерной последовательности
30
– 300 А
Лидерная последовательность
Слайд 45ДНК одного гена
П
Т
Промотор
Терминатор
Интроны и экзоны
Интроны – вставки в эукариотические
гены, которые вырезаются после транскрипции из м-РНК
Экзоны – участки гена,
кодирующие белок. Только они остаются в составе м-РНК после вырезания интронов.Транскрипция
Слайд 46ДНК одного гена
П
Т
Промотор
Терминатор
пре-
м-РНК
Транскрипция
Сплайсинг (вырезание интронов)
зрелая м-РНК
В зрелой м-РНК остаются
только экзоны
Слайд 47ДНК одного гена
П
Т
Промотор
Терминатор
пре-
м-РНК
Сплайсинг в клетке 1
зрелая м-РНК
Сплайсинг в клетке 2
Альтернативный
сплайсинг
Слайд 48Альтернативный сплайсинг
в разных органах
на разных стадиях развития
в
разных состояниях клетки
94% генов человека проходит альтернативный сплайсинг
Слайд 49Значение для медицины
Иногда в некоторых транскриптах обнаруживают альтернативные механизмы сплайсинга,
однако ошибки в данном процессе играют важную роль в развитии
многих генетических заболеваний.
Слайд 50 Трансляция- это второй этап реализации генетической информации. При
этом происходит перевод наследственной информации с языка нуклеотидов на язык
аминокислот.Трансляция
Слайд 51Синтез белка по матрице и-РНК, осуществляемый на рибосомах
Самый сложный из
матричных синтезов
– не просто копирование, а
перевод с языка нуклеиновых кислот на язык белков. Словарь – генетический код.и-РНК → БЕЛОК
Слайд 52Участники трансляции:
Аминокислоты;
т – РНК;
Аминоацил- т – РНК
синтетазы;
м – РНК;
Рибосомы;
АТФ, ГТФ
Белковые факторы инициации,
элонгации, терминацииИоны
Слайд 53Матричная РНК
Кодирующая часть,
транслируется
3'
5'
Лидерная последовательность Шайна-Дальгарно
БЕЛОК
АУГ
STOP
3‘ нетранслируемый район
Знак начала трансляции
Слайд 54Транспортные РНК
Молекула-адаптор.
Один ее конец узнает кодон в м-РНК, а другой
– несет аминокислоту.
3'
Слайд 62Общие представление о фолдинге белков
Трансляция мРНК приводит к образованию пептидной
цепи со строго определенной последовательностью аминокислот.
Далее происходит формирование белка- фолдинг,
т.е сворачивание пептидной цепи в правильную трехмерную структуру.Если белок состоит их нескольких субъединиц, то фолдинг включает и объединение их в единую макромолекулу.
Слайд 63Вспомогательные факторы фолдинга:
а) Фолдазы – белки с каталитической активностью: протеиндисульфидизомераза,
пептидилпролилизомераза.
б) Молекулярные шапероны. К ним относятся белки с самыми
разными механизмами действия.
Слайд 65Генетический код
Способ записи информации о первичной структуре белков через последовательность
нуклеотидов ДНК и РНК.
«Словарь» перевода с языка нуклеиновых кислот на
язык белков.Полностью расшифрован к 1966
Слайд 66Физик-теоретик
1954
Сформулировал проблему кода и предположил его триплетность.
Георгий Антонович Гамов
(1904-1968)
История открытия генетического кода
Слайд 69
1. Триплетность - каждая аминокислота кодируется последовательностью из 3-х нуклеотидов.
Определение: триплет или кодон - последовательность из трех нуклеотидов, кодирующая
одну аминокислоту.2. Неперекрываемость - нуклеотид, входящий в состав кодона не входит в состав другого кодона
3. Коллинеарность- порядок расположения аминокислот в полипептидной цепи соответствует порядку расположения кодонов в полинуклеотидной цепи
4. Вырожденность - все аминокислоты, за исключением метионина и триптофана, кодируются более чем одним триплетом:
5. Униполярность 5→3
6. Непрерывность - считывание информации происходит непрерывно, без знаков препинания.
7. Специфичность - один кодон кодирует одну аминокислоту. Например, кодон АУГ кодирует метионин.
8. Универсальность - Генетический код един для всех живущих на Земле существ.
Свойства генетического кода
Слайд 72Значение для медицины
Знание белковых продуктов различных генов позволяет
успешно лечить многие болезни обмена посредством введения в организм недостающих
ферментов (лечение болезни Помпе) или недопущения поступления тех веществ, метаболический путь которых нарушен. Например, основа лечения фенилкетонурии, причиной которой служат мутации гена фенилаланин-гидроксилазы, - диетотерапия, исключающая поступление в организм с продуктами питания аминокислоты фенилаланина.
Слайд 73Литература:
Жимулев И.Ф. «Общая и молекулярная генетика» Новосибирск., 2003, стр. 123-126,
172-191.
Гинтер Е.К. «Медицинская генетика» М., 2003. стр. 35-46.
Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов
С.Н. «Молекулярная биология». М. 2003., стр. 125-176.Фаллер Д.М. Шилдс Д. «Молекулярная биология клетки», пер. с англ. М. 2003. стр
«Генетика». Учебник для ВУЗов (под редакцией академика РАМН В.И. Иванова – М.2006. стр. 200-203.
Албертс Б. и др. «Молекулярная биология клетки». Пер. с англ. том 2. М. Мир 1994. стр. 253-267.
