Слайд 1 КАФЕДРА БИОЛОГИИ
имени академика Е.Н.Павловского
ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ
Слайд 2
Практическое занятие №8:
«Биологические основы
транскрипции и трансляции»
Слайд 3Сравните строение
генов про- и эукариот.
Объясните биологическое значение полицистронной организации
генов прокариот и экзон-интронного строения генов эукариот.
Слайд 6 Схема строения эукариотического гена:
1 — точка старта; 2 —
ТАТА-бокс; 3 — ЦАТТ-бокс; 4 — экзоны; 5 — интроны;
6 — сигнал полиаденилирования; 7 — сигнал терминации; 8 — проксимальные регуляторные элементы; 9 — дистальные регуляторные элементы (энхансеры и сайленсеры)
Слайд 7
Дистальные регуляторные последовательности для связывания транскрипционных факторов, активирующих и ускоряюших
транскрипцию, называются энхансерами.
Последовательности, с которыми связываются белки, блокирующие и
тормозящие транскрипцию, получили название сайленсеров.
Слайд 8
Транскрипция - процесс перевода
генетической информации в виде последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК в
последовательность нуклеотидов в молекуле иРНК. Иными словами транскрипция - это синтез иРНК на матрице ДНК.
Слайд 9
В процессе транскрипции выделяют три стадии:
инициации;
элонгации;
терминации.
Слайд 10Дайте характеристику ферментам и факторам транскрипции прокариот.
Слайд 11
Ферменты и белковые факторы, участвующие в транскрипции генов прокариот
Слайд 12Схема транскрипции у прокариот
Инициация
Элонгация
Слайд 13Механизмы терминации транскрипции у прокариот
Слайд 14
Терминация транскрипции происходит двумя способами: с участием p- фактора и
без него.
Во втором случае на последовательности РНК присутствует богатый
остатками цитидина rut- участок для посадки p- фактора, колторый служит NТРазой.
Слайд 15Расскажите о ферментах и факторах транскрипции эукариот.
Слайд 16
Ферменты и белковые факторы, участвующие в транскрипции генов эукариот
Слайд 19
У эукариот остановка транскрипции просходит, когда РНК-полимераза транскрибирует последовательность
ДНК, кодирующую сигнал полиаденилирования и следующие за ним 10- 35
нуклеотидов. После этого с растущей цепью РНК-транскрипта связывается специальный белок и разрезает его, освобождая вновь синтезированную пре-мРНК от фермента и молекулы ДНК.
Слайд 20
Скорость транскрипции у прокариот составляет 50-100 нуклеотидов в сек.
у
эукариот - около 20-30 нуклеотидов в сек.
Слайд 22
Этапы процессинга:
присоединения к 5'-концу пре-мРНК 7-метил гуанозинтрифосфата («колпачка» или
кэпа );
присоединение к 3'- концу пре-мРНК нуклеотидной последовательности, насчитывающей
100 — 200 остатков адениловой кислоты;
сплайсинг: вырезание интронов и «сшивание» экзонов
Слайд 23Опишите молекулярные механизмы сплайсинга и его биологическое значение.
Слайд 25
Сплайсинг осуществляется следующим образом.
Частицы, называемые
маленькими ядерными рибонуклеопротеинами, распознают места разрезания пре- РНК по характерным
нуклеотидным последовательностям, расположенным на 5’- конце
( -AGGU- ) и на 3’- конце- (GAGG-) интрона и соединяются с ними. Затем несколько частиц, объединяются между собой и с другими белками с образованием крупных молекулярных комплексов - сплайсосом. Сплайсосомы «вырезают» интроны и «сшивают» экзоны.
Слайд 26
- связывание частиц, называемых маленькими рибонуклепротеинами (sРНП), с пре-МРНК;
- распознавание
sРНП места разрезания пре-РНК по характерным нуклеотидным последовательностям, расположенным на
5’- конце ( -AGGU- ) и на 3’- конце- (GAGG-) интрона;
- объединение sРНП между собой и с другими белками с образованием крупных молекулярных комплексов-сплайсосом;
- «вырезание» сплайсосомами интронов и «сшивание» экзонов.
Процессы протекающие в ходе сплайсинга:
Слайд 28
Структурно-функциональная характеристика молекулы мРНК
Слайд 29
Сплайсинг одной и той же последовательности пре-мРНК в разных условиях
(например в клетках разных тканей многоклеточного организма) может осуществляться неодинаково.
В результате из одной и той же пре-РНК могут удаляться разные нуклеотидные последовательности интронов (в состав интронов в этом случае могут входить и некоторые экзоны) и образовываться разные зрелые мРНК. Этот феномен получил название альтернативного (взаимоисключающего) сплайсинга
Слайд 31
Альтернативный сплайсинг. Схема транскрипции гена кальцитонина
Слайд 32
Биологическое значение альтернативного сплайсинга состоит в том, что он обеспечивает
повышение разнообразия белков, синтезируемых на основе данного генома.
Иными словами,
благодаря альтернативному сплайсингу достигается повышение информационной емкости генома, без изменения его размеров.
Слайд 33
Генетический код-принцип записи информации
о последовательности аминокислот в полипептиде в виде последовательности нуклеотидов в
молекуле иРНК. Генетический код триплетен. Триплет включает три рядом расположенных нуклеотида, кодирующих те или иные аминокислоты и знаки пунктуации в процесса белкового синтеза. Триплеты в молекуле иРНК называют кодонами, а коплементарные им триплеты в молекуле тРНК, антикодонами.
Слайд 34
Свойства генетического кода:
- Триплетность - одну аминокислоту кодируют
три рядом расположенных нуклеотида;
- неперекрываемость – каждый нуклеотид входит в
состав только одного кодона;
- вырожденность- один смысловой элемент (аминокислота) шифруется несколькими кодонами;
- специфичность – каждый отдельный кодон кодирует только один аминокислотный остаток в молекуле полипептида;
- непрерывность – каждый нуклеотид принадлежит какому либо триплету, т.е. между кодонами в иРНК нет нуклеотидов, невходящих в последовательность кодонов данного гена;
Слайд 35
- коллинеарность – кодоны нуклеиновых кислот и соответствующие им аминокислоты
полипептидов расположены в одинаковом линейном порядке;
- однонаправленность - считывание кода
начинается с определяемой кодоном-инициатором точки и идет в одном направлении в пределах данного гена: от 5`- к 3`-концу;
- универсальность – генетический код одинаков для всех организмов.
Слайд 37
В клетке имеется лишь 45 видов молекул тРНК, несущих разные
антикодоны, а не 61, как можно было бы ожидать исходя
из количества кодонов мРНК, кодирующих аминокислоты. Это означает, что некоторые антикодоны тРНК могут связываться с несколькими кодонами мРНК .
Слайд 38
Согласно «гипотезе качания» третье основание большинства кодонов имеет определенную степень
свободы при образовании пары с соответствующим основанием антикодона и как
бы «качается». Например, т-РНК с антикодоном 3'-UCU-5' может связываться с двумя кодонами мРНК: 5'-AGA-3' или 5'-AGG-3', каждый из которых кодирует аминокислоту аргинин и отличается от другого, только по третьему нуклеотиду.
Слайд 39А-участок или аминоа-цильный участок
Большая субъединица
Малая субъединица
П- участок или пептидальный участок
иРНК
связыва- ющий участок
Освобождающий участок
Строение рибосомы
Слайд 40Дайте характеристику этапам трансляции.
Слайд 41
Процесс трансляции состоит из четырех стадий:
активации;
инициации;
элонгации;
терминации.
Слайд 42
аминоацил-тРНК синтетаза
активированная
аминокислота
аминокислота
Стадия активации: синтез аминоацил-тРНК
элонгации происходит удлинение полипептидной цепочки путем последовательного присоединения к ней
новых аминокислотных остатков в соответствии с комплементарностью кодонов иРНК и антикодонов соответствующих аминоацил–тРНК.
Слайд 46
Терминация – конечная стадия трансляции. Ее начало совпадает с поступлением
в А-участок рибосомы одного из трех стоп кодонов ( УАА,
УАГ, УГА ), каждый из которых не имеет комплементарных ему антикодонов т-РНК, а служит лишь сигналом для прекращения трансляции, связывая особый белковый фактор освобождения. В результате синтезированная полипептидная цепь отделяется от тРНК, а сама рибосома распадается. Образующиеся при этом продукты: иРНК, тРНК, малая и большая субъединицы рибосомы, а также белковый фактор освобождения могут повторно включаться в новые циклы биосинтеза белков.
Слайд 47 Начальный этап стадии терминации
Слайд 49Малая и большая субъединицы рибосомы диссоциируют и все компоненты ансамбля
могут повторно включаться в новые циклы биосинтеза белков.
Слайд 50Дайте сравнительную характеристику процессов транскрипции и трансляции у про- и
эукариот.
Слайд 51
В основных чертах процесс трансляции у про-
и эукариот сходен. Однако имеется и ряд отличий.
Слайд 52Транскрипция и трансляция у про (а)- и эукариот(б)
Слайд 53Сопряженная транскрипция –трансляция у прокариот
Инициация трансляции у прокариот
SD-последовательность Шайна-Дальгарно
Слайд 56
У эукариот наличие только старт-кодона оказывается недостаточным для инициации
трансляции. Для этого необходимо, чтобы перед старт-кодоном, на расстоянии двух
нуклеотидов от него, обязательно находился пуриновый нуклеотид (А или Г), а непосредственно за инициирующим кодоном располагался гуаниловый нуклеотид.
Слайд 57
КОНТРОЛЬНО-ОБУЧАЮЩИЕ ТЕСТЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ
1. Гены прокариот не имеют
а)
экзон-интронного строения ; б) оперонной организации
в) промотора; г) регуляторных
последовательностей, примыкающих
к промотору ; д) терминатора.
2. Свойство универсальности генетического кода заключается в том, что
а) каждая аминокислота кодируется только одним триплетом;
б) каждая аминокислота кодируется несколькими триплетами;
в) некоторые кодоны кодируют несколько аминокислот;
г) генетический код одинаков для всех живых организмов;
д) генетический код одинаков для всех особей данного вида.
3. Сплайсосомы участвуют в процессах
а) инициации транскрипции; б) терминации транскрипции РНК;
в) элонгации транскрипции; г) процессинге;
д) транспорта мРНК из ядра в гиалоплазму.
е) активации аминокислоты в ходе трансляции.
4. Общие факторы транскрипции участвуют в процессах
а) инициации транскрипции; б) терминации транскрипции;
в) элонгации транскрипции; г) процессинга.
д) транспорта мРНК из ядра в гиалоплазму
5. Транслокация рибосомы вдоль молекулы мРНК осуществляется на этапе
а) инициации трансляции; б) активации трансляции;
в) терминации трансляции; г) элонгации трансляции.