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
Введение в молекулярную биологию и медицинскую генетику. Генный, хромосомный,
Содержание
- 1. Введение в молекулярную биологию и медицинскую генетику. Генный, хромосомный,
- 2. Геномный и хромосомный уровни организации наследственного материала
- 3. Основная особенность генома эукариот - избыточность открыли
- 4. Геном человека1,0% - 1,5% - экзоны20% -
- 5. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛАГЕННЫЙХРОМОСОМНЫЙГЕНОМНЫЙ
- 6. Геном - совокупность наследственного материала в гаплоидном наборе хромосом клеток организмов соответствующего биологического видагеномхромосомаГЕНГЕНdic.academic.ru
- 7. Геном - видоспецифичен - сбалансирован- эволюционно «проработан»- эволюционно отобран
- 8. ЭВОЛЮЦИЯ ГЕНОМАПРОКАРИОТЫЭУКАРИОТЫУменьшение размеров геномаУвеличение интенсивности размножения Быстрая смена поколенийнарастающее увеличение количества ДНКПолиплоидизацияАмплификация нуклеотидных последовательностей
- 9. ГЕНОМЯдерный Митохондриальный В состав входит 37 генов,
- 10. Физический размер геномакишечная палочка 4*106Дрозофила 1,4*108 Эукариоты
- 11. В 1984 г. было положено начало работ по полному секвенированию (определению нуклеотидной последовательности) генома человека.
- 12. 2006 г. - секвенирована последняя в проекте
- 13. Развитие представлений о хромосомах человека
- 14. НОМЕНКЛАТУРА ХРОМОСОМ ЧЕЛОВЕКАДенверская конференция (1960 г.) –
- 15. ЦЕНТРОМЕРАЦЕНТРОМЕРАЦЕНТРОМЕРАЦЕНТРОМЕРАспутникспутничнаянитьМЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯСУБМЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯОЧЕНЬ СУБМЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯАКРОЦЕНТРИЧЕСКАЯ
- 16. Слайд 16
- 17. GTG -окраскаQ -окраскаC -окраскаОкраска азотнокислым серебром Ag-NOR
- 18. 2. Генный уровень организации наследственного материала
- 19. Генный уровень организации наследственного материалаГен – единица
- 20. Экспрессия генов – фундаментальный процесс, лежащий
- 21. Известно, что гены определяют структуру всех молекул,
- 22. В то же время известно, что в
- 23. Экспрессия гена регулируется не только в ходе
- 24. Историческое развитие концепции гена
- 25. Дискретность гена заключается в наличии у него
- 26. МУТОН - минимальное количество наследственного материала, способного
- 27. Ген - фрагмент молекулы ДНК, транскрибирующийся в
- 28. Материальным субстратом наследственности и изменчивости являются нуклеиновые кислоты в большинстве - это ДНК.
- 29. Структура молекулы ДНК была расшифрована в
- 30. Строение ДНК ДНК представляет собой двуспиральную антипараллельную комплементарную структуру.http://serebniti.ru/forum/viewtopic.php?f=14&t=457&start=180&view=print
- 31. Строение ДНК и РНКhttp://www.alliot.fr/bio.shtml.fr
- 32. Строение ДНК и РНКОтличия РНК от ДНК:1)
- 33. Типы РНКhttp://harunyahya.com/en/Books/9642/if-darwin-had-known-about/chapter/4678
- 34. Репликация ДНКРепликация молекулы ДНК – это процесс
- 35. Репликация ДНК Участок молекулы ДНК от точки
- 36. Репликация ДНК Эукариотическая хромосома содержит много репликонов.
- 37. В процессе репликации ДНК выделяют фазы:– инициации
- 38. Репликация ДНКdna.microbiologyguide.com ДНК-полимеразаДНК-лигазаДНК-праймазаРНК-праймерФрагменты ОказакиДНК-полимеразаГеликаза ТопоизомеразаЛидирующая цепьЗапаздывающая цепьОдиночная цепь со связанными белками
- 39. Репарация ДНКДорепликативная Пострепликативнаясопровождает репликацию ДНКзатрагивает уже образованные биспирали ДНКСветоваяТемноваяфотореактивацияПрямаяНепрямая
- 40. Заболевания, обусловленные дефектами системы репарацииПигментная ксеродермаНарушена эксцизионная
- 41. Заболевания, обусловленные дефектами системы репарацииСиндром БлумаПодавлен репаративный
- 42. Фукционально-генетическая классификация геновпо месту локализациипо функциональному значению
- 43. Уникальные последовательности нуклеотидов(15-98% генома)входят в состав структурных генов,дают информацию о первичной структуре специфических белковсодержатэкзоныинтроныhttp://helpiks.org/3-78132.html
- 44. Многократно повторяющиеся последовательности нуклеотидовфункцииявляются промоторамирегулируют репликацию молекул ДНКучаствуют в кроссинговереотделяют экзоны и интроны
- 45. ГЕНЫфункционирующие во всех клетках = гены «домашнего
- 46. Слайд 46
- 47. Слайд 47
- 48. 3. Биосинтез белка. Транскрипция
- 49. Транскрипция – процесс синтеза и-РНК для последующего
- 50. Стадии и ферменты транскрипцииТранскрипция – биосинтез одноцепочечной
- 51. Транскрипция – матричный процесс, в котором выделяют стадии инициации, элонгации и терминацииСтадии транскрипции
- 52. ПРОКАРИОТЫ: структура генаДНКТРАНСКРИПЦИЯмРНКтрансляцияБЕЛОКСтруктура генов прокариот очень проста:
- 53. ЭУКАРИОТЫ: структура генаДНКмРНКпремРНКбелокТРАНСКРИПЦИЯСПЛАЙСИНГтрансляцияУ эукариот структура гена сложнее.
- 54. 4. Регуляция транскрипции у прокариот. Схема работы лактозного оперона.
- 55. Регуляция транскрипции у прокариотСхема регуляции транскрипции у
- 56. Регуляция транскрипции у прокариотЛактозный оперон включает:Промотор Инициатор
- 57. Функциональные гены – регулируют процесс считывания информации:Оператор
- 58. В регуляции могут принимать участие низкомолекулярные соединенияИндуктор
- 59. Схема работы лактозного оперонаОперон работает
- 60. Регуляция транскрипции у прокариотНегативная регуляция - белок-репрессор
- 61. Слайд 61
- 62. Изменение количества геновАмплификация (или увеличение числа) генов
- 63. 5. Транскрипция у эукариот
- 64. Схема регуляции транскрипции у эукариот разработана Георгием
- 65. Транскрипция у эукариотТранскриптон состоит из неинформативной (акцепторной)
- 66. Процессинг первичных транскриптовПроцессинг (созревание) РНК – совокупность
- 67. СПЛАЙСИНГДНКмРНКпремРНКбелокТРАНСКРИПЦИЯСПЛАЙСИНГтрансляцияmipt.ruЭто процесс сшивания (сращивания) кодирующих последовательностей (интронов) из молекулы-предшественника матричной РНК.
- 68. Альтернативный сплайсинг1. обеспечивает кодирование одним геном различных
- 69. 6. Биосинтез белка. Трансляция
- 70. Биосинтез белков:Наиболее сложный из генетических процессов;Наиболее
- 71. Собственно трансляция осуществляется рибосомой – белоксинтезирующей машиной30S50SТрехмерная модель рибосомы: 1-большая субчастица,2 – малая субчастица12
- 72. Рибосома:химически – рибонуклеопротеид, физически – компактная частица,
- 73. Строение рибосомы Покинув ядро клетки, РНК несет
- 74. Полирибосомы (полисомы) – синтезирующие белок внутриклеточные комплексы,
- 75. Трансляция Трансляция – матричный процесс, включающий в себя определенные стадии в определенной последовательности: инициация, элонгация, терминация.http://www.alliot.fr/bio.shtml.fr
- 76. Трансляция – матричный процесс, включающий в себя определенные стадии в определенной последовательности.ИНИЦИАЦИЯ ЭЛОНГАЦИЯТЕРМИНАЦИЯ
- 77. Слайд 77
- 78. Функциональные центры рибосомы
- 79. Слайд 79
- 80. 2. Элонгация - В АМИНОАЦИЛЬНЫЙ центр рибосомы
- 81. Слайд 81
- 82. 3. ТерминацияВ АМИНОАЦИЛЬНЫЙ центр попадает стоп-кодон
- 83. Слайд 83
- 84. Различия трансляции у про- и эукариот наблюдаются
- 85. Болезни, вызываемые неправильно собранными белкамиМуковисцидоз
- 86. Посттрансляционные изменения белков: фолдинг, транспорт и деградация белков
- 87. Посттрансляционная модификация белков – это изменение первичной
- 88. Фолдинг белков – процесс, при котором
- 89. Факторы и ферменты фолдингаФакторами фолдинга являются молекулярные
- 90. Шаперонины представляют собой сложные белки, состоящие из
- 91. Молекулы убиквитина (оранжевые и розовые) присоединены к
- 92. «Поцелуй смерти» – именно так израильские ученые Арон
- 93. Протеасомный комплекс (самокомпартментализующиеся протеазы)В.Н. Ярыгин, 2011, http://ead.univ-angers.fr/~jaspard/Page2/COURS/Zsuite/3BiochMetab/7Ubiquitinylation/1Ubiquitinylation.htm
- 94. Скачать презентанцию
Геномный и хромосомный уровни организации наследственного материала
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1 Введение в молекулярную биологию и медицинскую генетику. Генный, хромосомный, геномный
уровни организации наследственного материала.
Слайд 3Основная особенность генома эукариот - избыточность открыли это явление Р.Бриттен и
Э.Дэвидсон
У человека более 3 млрд
нуклеотидных последовательностей:1) 20-25 тысяч генов (экзоны)
2) избыточная ДНК:
- интроны
- спейсеры (межгенные участки)
Слайд 4Геном человека
1,0% - 1,5% - экзоны
20% - 25% - интроны
гены,
кодирующие различные виды РНК
около 50% - спейсеры
небольшая часть ДНК выполняет
структурную функцию (центромеры,теломеры)
Слайд 6Геном - совокупность наследственного материала в гаплоидном наборе хромосом клеток
организмов соответствующего биологического вида
геном
хромосома
ГЕН
ГЕН
dic.academic.ru
Слайд 8ЭВОЛЮЦИЯ ГЕНОМА
ПРОКАРИОТЫ
ЭУКАРИОТЫ
Уменьшение
размеров генома
Увеличение
интенсивности
размножения
Быстрая смена
поколений
нарастающее увеличение количества ДНК
Полиплоидизация
Амплификация нуклеотидных последовательностей
Слайд 9ГЕНОМ
Ядерный
Митохондриальный
В состав входит 37 генов, которые отвечают за
рРНК, тРНК
передается по материнской линии и обладает достаточной самостоятельностью, но
структура митохондриальных белков образуется при участии ядерного геномаРазмер – 16500 пн
совокупность наследственного материала в гаплоидном наборе хромосом
Слайд 10Физический размер генома
кишечная палочка 4*106
Дрозофила 1,4*108
Эукариоты 106 - 1011
п.н.
Прокариоты - до 8*106 п.н.
Человек 3,3*109
Слайд 11В 1984 г. было положено начало работ по полному секвенированию
(определению нуклеотидной последовательности) генома человека.
Слайд 122006 г. - секвенирована последняя в проекте самая большая, первая
хромосома
2012 г. - любой человек может произвести определение нуклеотидной последовательности
своего генома
Слайд 14НОМЕНКЛАТУРА ХРОМОСОМ ЧЕЛОВЕКА
Денверская конференция (1960 г.) – предложена система описания
хромосом
Лондонская конференция (1963 г.) – официально введено разделение хромосом на
7 морфологических групп (A – G)V Международный конгресс по генетике человека (Мехико, 1972 г.) – появление первой официальной номенклатуры хромосом человека
Слайд 15ЦЕНТРОМЕРА
ЦЕНТРОМЕРА
ЦЕНТРОМЕРА
ЦЕНТРОМЕРА
спутник
спутничная
нить
МЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯ
СУБМЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯ
ОЧЕНЬ СУБМЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯ
АКРОЦЕНТРИЧЕСКАЯ
Слайд 19Генный уровень организации наследственного материала
Ген – единица наследственности и изменчивости,
определяющая развитие какого-либо признака организма.
Ген - это участок молекулы
ДНК, в котором закодирована информация о синтезе определенного полипептида или нуклеиновой кислоты. 
Слайд 20 Экспрессия генов – фундаментальный процесс, лежащий в основе жизнедеятельности
организма. Он включает в себя ряд последовательных молекулярных стадий: подготовка
матрицы хроматина, транскрипция ДНК, созревание мРНК и формирование рибонуклеопротеиновых частиц, их внутриклеточный транспорт и трансляция на рибосомах. Каждая из указанных стадий контролируется определенным набором факторов - молекулярных машин, которые обычно представлены мультисубъединичными белковыми комплексами. Взаимодействие и согласованное привлечение различных факторов обеспечивает координацию отдельных этапов в единый процесс и точный контроль активности генов.
Слайд 21Известно, что гены определяют структуру всех молекул, из которых состоят
клетки живых организмов, контролируют все метаболические процессы и содержат программу
развития организма.В каждый момент времени любая клетка, от бактериальной до человеческой, использует лишь часть своих генов для синтеза определенных продуктов.
Невозможна ситуация, когда все гены клетки работают одновременно. Мы говорим, что те гены, которые экспрессируются - включены, а те, которые не экспресируются – выключены. Это означает, что экспрессия генов регулируется.
Слайд 22В то же время известно, что в ходе индивидуального развития
многоклеточного организма из оплодотворенной яйцеклетки образуются разнообразные типы клеток, входящих
в состав определенных тканей. Но все клетки, как правило, несут один и тот же набор генов. В основе этого лежит выборочное использование генов, то есть регуляция генов.Но разных стадиях дифференцировки клетки, руководствуясь лишь отчасти внешними сигналами, избирательно используют тот или иной набор генов, что определяет пути их развития.
Слайд 23Экспрессия гена регулируется не только в ходе онтогенеза, но также
и в течении жизни дифференцированной клетки. Например, клетки кожи под
действием солнечного ультрафиолетового облучения вырабатывают пигмент меланин. Структура гена, отвечающего за синтез пигмента, не изменяется в ответ на обучение, просто внеклеточный сигнал – ультрафиолетовые лучи включает этот ген.
Слайд 25Дискретность гена заключается
в наличии у него субъединиц.
мутон
рекон
единица изменчивости
гена или единица мутации
единица рекомбинации
Элементарная структурная единица - пара
нуклеотидов, функциональной единица – кодон – триплет нуклеотидов
Слайд 26МУТОН - минимальное количество наследственного материала, способного изменяться и приводить
к появлению новых вариантов признака.
Мутон – это элементарная единица мутационного
процесса.
Слайд 27Ген - фрагмент молекулы ДНК, транскрибирующийся в виде молекулы РНК,
которая кодирует аминокислотную последовательность пептида или имеет самостоятельное значение (тРНК
и рРНК).
Слайд 28Материальным субстратом наследственности и изменчивости являются нуклеиновые кислоты в
большинстве - это ДНК.
Слайд 29
Структура молекулы ДНК была расшифрована в 1953 г.
Джеймсом Уотсоном,
Френсисом
Криком,
Морисом Уилкинсом
/
Нобелевская премия
по физиологии и медицине 1962 г.
Ф. Крик и Д. Уотсон Ф. Крик и Д. Уотсон возле модели ДНК http://www.diletant.ru/articles/13604722
Строение ДНК
Слайд 30Строение ДНК
ДНК представляет собой двуспиральную антипараллельную комплементарную структуру.
http://serebniti.ru/forum/viewtopic.php?f=14&t=457&start=180&view=print
Слайд 32Строение ДНК и РНК
Отличия РНК от ДНК:
1) вместо дезоксирибозы в
состав нуклеотидов РНК входит пятиуглеродный сахар — рибоза;
2) вместо азотистого
основания тимина – урацил;3) молекула РНК обычно представлена одной цепочкой (у некоторых вирусов – двумя);
4) молекулы ДНК могут быть кольцевыми (прокариоты) и линейными, РНК – линейные, либо тРНК – форма клеверного листа
Слайд 34Репликация ДНК
Репликация молекулы ДНК – это процесс образования идентичных копий
ДНК, осуществляемый комплексом ферментов и структурных белков.
Репликация ДНК лежит
в основе:Воспроизведения генетической информации при размножении живых организмов
Передачи наследственных свойств из поколения в поколение
Развития многоклеточного организма из зиготы
http://volgadog.ru/viewtopic.php?id=4260
Слайд 35Репликация ДНК
Участок молекулы ДНК от точки начала одной репликации
до точки начала другой называется репликоном.
Бактериальная хромосома
содержит один
репликон.dartideas.ru
http://www.rusdocs.com/replikaciya-dnk-i-kletochnoe-delenie
Слайд 36Репликация ДНК
Эукариотическая хромосома содержит много репликонов.
Репликация ДНК эукариотической хромосомы. Показан один из многих репликонов. Репликативные вилки движутся в противоположных направлениях от точки начала репликации
Каждая эукариотическая хромосома - полирепликон
http://elementy.ru/news/431163
http://groh.ru/gro/lewin/levin38.html
http://www.vitaeauct.narod.ru/005/grnt/2600.htm
Слайд 37В процессе репликации ДНК выделяют фазы:
– инициации (начало),
–
элонгации (удлинение),
– терминации (завершение)
Репликация ДНК
http://distant-lessons.ru/lekcii-po-biologii/ximicheskij-sostav-kletki/nukleinovye-kisloty/dnk
Слайд 38Репликация ДНК
dna.microbiologyguide.com
ДНК-полимераза
ДНК-лигаза
ДНК-праймаза
РНК-праймер
Фрагменты Оказаки
ДНК-полимераза
Геликаза
Топоизомераза
Лидирующая цепь
Запаздывающая цепь
Одиночная цепь со связанными белками
Слайд 39Репарация ДНК
Дорепликативная
Пострепликативная
сопровождает репликацию ДНК
затрагивает уже образованные биспирали ДНК
Световая
Темновая
фотореактивация
Прямая
Непрямая
Слайд 40Заболевания, обусловленные дефектами системы репарации
Пигментная ксеродерма
Нарушена эксцизионная репарация.
Клинические проявления:
дерматозы
под действием солнечного света
рак кожи
неврологические нарушения
дефекты роста
и развитияпреждевременное старение различных систем
Слайд 41Заболевания, обусловленные дефектами системы репарации
Синдром Блума
Подавлен репаративный синтез.
Дефект ДНК-хеликазы.
Высокая
частота хромосомных аберраций.
Клинические проявления:
задержка роста и развития
нарушения иммунной
системы- предрасположенность к раковым заболеваниям
предрасположенность к инфекционным
заболеваниям
свето-индуцируемое поражение капилляров кожи
Слайд 42Фукционально-генетическая классификация генов
по месту локализации
по функциональному значению
ядерные гены
цитоплазматические гены
структурные
гены
структурные гены
регуляторные гены
регуляторные гены
гены, обеспечивающие эмбриогенез
гены, решающие задачи экологического
характерагены «социального» контроля
гены-модуляторы
гены, контролирующие работу структурных генов
сервисные гены
конценсусные гены
гены, определяющие развитие организма
гены-господа
гены-рабы
Слайд 43Уникальные
последовательности нуклеотидов
(15-98% генома)
входят в состав структурных генов,
дают информацию о
первичной структуре специфических белков
содержат
экзоны
интроны
http://helpiks.org/3-78132.html
Слайд 44Многократно повторяющиеся последовательности нуклеотидов
функции
являются промоторами
регулируют репликацию молекул ДНК
участвуют в кроссинговере
отделяют
экзоны и интроны
Слайд 45ГЕНЫ
функционирующие во всех клетках
= гены
«домашнего хозяйства»
функционирующие в
клетках одной ткани
= «гены роскоши»
специфичные для одного типа
клеток = «гены роскоши»
Слайд 49Транскрипция – процесс синтеза и-РНК для последующего производства белка
Фермент РНК-полимераза
(зеленые комки)
ползет по молекуле ДНК (скрученный тяж) и «считывает»
ее, синтезируя молекулу РНК (разноцветная лента).
В молекуле РНК интроны показаны серым, экзоны — яркими цветами.
Вырезанные фрагменты РНК уплывают вдаль, облепленные разнообразными полупрозрачными
РНК-связывающими белками.
Рис. © Graham T. Johnson. с сайта www.hhmi.org
Слайд 50Стадии и ферменты транскрипции
Транскрипция – биосинтез одноцепочечной молекулы РНК на
матрице ДНК:
1. Синтез молекул РНК идет в направлении 5'–3';
считывание матричной ДНК идет в направлении 3'–5‘
2. Для каждого гена одна из цепей ДНК кодирующая,
то есть, каждая молекула РНК считывается только с
одной цепи ДНК.
3. Разные гены могут считываться с противоположных
цепей ДНК
4. Синтезированная молекула РНК идентична
кодирующей цепи ДНК
(кроме замены основания тимин на урацил)
http://www.alliot.fr/bio.shtml.fr
Слайд 51Транскрипция – матричный процесс, в котором выделяют стадии инициации, элонгации
и терминации
Стадии транскрипции
Слайд 52ПРОКАРИОТЫ: структура гена
ДНК
ТРАНСКРИПЦИЯ
мРНК
трансляция
БЕЛОК
Структура генов прокариот очень проста:
есть начало, есть
конец, получается мРНК, которая имеет начало и конец, идет транскрипция,
трансляция и белок.mipt.ru
Слайд 53ЭУКАРИОТЫ: структура гена
ДНК
мРНК
премРНК
белок
ТРАНСКРИПЦИЯ
СПЛАЙСИНГ
трансляция
У эукариот структура гена сложнее. Из длинной мРНК
удаляются (вырезаются) интроны (insertion sequences, вставочные последовательности), а оставшиеся экзоны
сшиваются в единую нить. Из пре-мРНК получается зрелая мРНК, процесс называется сплайсингом. Потом происходит трансляция зрелой мРНК, в результате образуется белок.mipt.ru
Слайд 55Регуляция транскрипции у прокариот
Схема регуляции транскрипции у прокариот (гипотеза оперона)
была
предложена
Ф. Жакобом и Ж. Моно в 1961 г.
на примере
лактозного оперона для объяснения регуляция генов у
E. coli
(Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1965 г.).
Оперон (=транскриптон) – группа тесно сцепленных генов, находящихся под контролем общего промотора и трнаскрибируемых как единая иРНК.
Оперон – группа структурных генов управляемых одним геном-оператором.
В прокариотической клетке наследственный материал и аппарат биосинтеза белка пространственно не разобщены, поэтому транскрипция и трансляция происходят почти одновременно.
Слайд 56Регуляция транскрипции у прокариот
Лактозный оперон включает:
Промотор
Инициатор
Ген-оператор
Структурные гены
Терминатор
Ген-регулятор не является частью оперона, он активен постоянно и
на основе его информации через и-РНК синтезируется особый белок-репрессор.Белок-репрессор связывается индуктором.
Индуктор – вещество, инициирующее синтез фермента, который его разлагает.
Слайд 57Функциональные гены – регулируют процесс считывания информации:
Оператор – определяет время,
с которого начинается транскрипция
Промотор –участок ДНК, включает 80-90 нп. Способен
связываться с ДНК – зависимой РНК – полимеразой. Полимераза узнает участок блок Прибнова или Хогнесса.
В этом месте ДНК плотно не упаковывается. Промотор определяет место, с которого начинается транскрипция
Слайд 58В регуляции могут принимать участие низкомолекулярные соединения
Индуктор – небольшая молекула,
которая запускает транскрипцию в результате взаимодействия с регуляторным белком -
репрессором. Такая система регуляции называется индуцибельной.Корепрессор – небольшая молекула, которая запускает репрессию в результате взаимодействия с неактивным белком-репрессором, который переходит в активную форму. Такая система регуляции называется репрессибельной.
Слайд 13
Слайд 60Регуляция транскрипции у прокариот
Негативная регуляция - белок-репрессор блокирует оператор, когда
нет необходимости в экспрессии.
Позитивная регуляция оперона состоит в индукции транскрипции
путем добавления в среду сахара – лактозы.
Слайд 61
изменением количества структурных генов;
перестройкой генов
в хромосомах;эффективностью транскрипции разных участков генома;
характером посттранскрипционных модификаций первичных транскриптов;
на уровне трансляции;
с помощью посттрансляционных превращений вновь синтезированных полипептидных цепей.
Разный набор и количество белков в эукариотических клетках может регулироваться:
Слайд 18
Слайд 62Изменение количества генов
Амплификация (или увеличение числа) генов используется организмом в
том случае, когда возникает необходимость увеличить синтез определённого генного продукта.
Утрата генетического материала - довольно редкий способ регуляции. Наиболее яркий пример потери всех генов за счёт разрушения ядра - процесс созревания эритроцитов.
Перестройка генов. У высших организмов, так же как и у прокариотов, отмечают процесс обмена, перемещения генов между хромосомами или внутри хромосомы, объединение генов с образованием изменённой хромосомы, которая после таких структурных изменений способна к репликации и транскрипции. Этот процесс получил название "генетическая рекомбинация".
Слайд 64Схема регуляции транскрипции у эукариот разработана
Георгием Павловичем Георгиевым (1972
г.) и получила название
гипотезы транскриптона
Единица транскрипции у эукариот также
транскриптонПринцип регуляции (обратная связь) сохраняется, но механизмы ее более сложные.
Слайд 65Транскрипция у эукариот
Транскриптон состоит из неинформативной (акцепторной) и информативной (структурной)
зон.
Неинформативная зона начинается промотором с инициатором. Далее следует группа генов-операторов,
за которым расположена информативная часть.Информативная зона образована структурным геном, разделенным на экзоны и интроны.
Заканчивается транскриптон терминатором.
Слайд 66Процессинг первичных транскриптов
Процессинг (созревание) РНК – совокупность биохимических реакций, в
результате которых происходит модификация пре-РНК с образованием зрелых молекул РНК:
структурная (уменьшаетсямолекулярная
масса) и
химическая.
Слайд 67СПЛАЙСИНГ
ДНК
мРНК
премРНК
белок
ТРАНСКРИПЦИЯ
СПЛАЙСИНГ
трансляция
mipt.ru
Это процесс сшивания (сращивания) кодирующих последовательностей (интронов) из молекулы-предшественника матричной
РНК.
Слайд 68Альтернативный сплайсинг
1. обеспечивает кодирование одним геном различных структурно и функционально
различающихся полипептидов, то есть, один ген обеспечивает образование изоформ белка,
специфичных для различных конкретных тканей;2. является эффективным и экономичным способом кодирования множества различных белков ограниченным числом нуклеотидов;
3. служит одним из механизмов порождения белкового разнообразия у высших эукариот;
Слайд 70
Биосинтез белков:
Наиболее сложный из генетических процессов;
Наиболее энергоемкий процесс;
Протекает с
высокой скоростью
(при 37˚ белок из 100 аминокислотных остатков синтезируется
E. coli за 5 секунд)В 2009 году В. Рамакришнан (Великобритания), Т. Стейтс (США) и А. Йонат (Израиль) получили
Нобелевскую премию
"за исследования структуры и функции рибосомы".
Слайд 71Собственно трансляция осуществляется рибосомой – белоксинтезирующей машиной
30S
50S
Трехмерная модель рибосомы:
1-большая
субчастица,
2 – малая субчастица
1
2
Слайд 72Рибосома:
химически – рибонуклеопротеид,
физически – компактная частица, диаметром около 30
нм,
функционально – молекулярная машина, протягивающая вдоль себя мРНК, считывающая закодированную
в мРНК генетическую информацию и синтезирующая полинуклеотидную цепь.
Слайд 73Строение рибосомы
Покинув ядро клетки, РНК несет генетическую депешу к
огромному молекулярному комплексу - рибосоме.
Здесь происходит трансляция - перевод
генетического кода в структуру белковых молекул. Рибосома, двигаясь вдоль цепочки РНК (синяя), считывает код и добавляет к растущей молекуле белка (желтая) соответствующие аминокислоты. Фото: SPL/EAST NEWS
Слайд 74
Полирибосомы (полисомы) – синтезирующие белок внутриклеточные комплексы, каждый из которых
состоит из молекулы мРНК и многих связанных с ней рибосом.
Слайд 75Трансляция
Трансляция – матричный процесс, включающий в себя определенные стадии
в определенной последовательности: инициация, элонгация, терминация.
http://www.alliot.fr/bio.shtml.fr
Слайд 76Трансляция – матричный процесс, включающий в себя определенные стадии в
определенной
последовательности.
ИНИЦИАЦИЯ ЭЛОНГАЦИЯ
ТЕРМИНАЦИЯ
Слайд 77
1. ИНИЦИАЦИЯ
малая субъединица рибосомы распознает мРНК
(по КЭП, АУГ) и связывается с ней
Мет-тРНК присоединяется своим антикодоном к стартовому кодону АУГ мРНК,
Присоединяется большая субъединица рибосомы и формируются функциональные центры рибосомы
Слайд 802. Элонгация
- В АМИНОАЦИЛЬНЫЙ центр рибосомы приходит вторая тРНК
и соединяется своим антикодоном со следующим кодоном мРНК
- между
аминокислотами образуется пептидная связь (фермент пептидилтрансфераза)- тРНК уходит из рибосомы
- рибосома перемещается на один кодон дальше по мРНК
Слайд 823. Терминация
В АМИНОАЦИЛЬНЫЙ центр попадает стоп-кодон УАА, УАГ, УГА
Для
него не существует т-РНК с соответствующим антикодоном
Ферменты отщепляют в ПЕПТИДИЛЬНОМ
центре готовый полипептид от т-РНКРибосома распадается
Слайд 84Различия трансляции у про- и эукариот наблюдаются по:
размеру и коэффициенту
седиментации рибосом;
способности присоединяться к иРНК;
механизму выбора старт-кодона;
формату белкового синтеза
Слайд 85Болезни, вызываемые неправильно собранными белками
Муковисцидоз
Болезнь Хантингтона
Болезнь
Альцгеймера
Болезнь Крейцфельда-Якоба
Слайд 87Посттрансляционная модификация белков – это изменение первичной структуры полипептидной цепи
после завершения ее синтеза рибосомами; то есть, это химические превращения,
изменяющие ковалентную структуру полипептидной цепи.Особенности:
1. Катализируется специфическими ферментами;
2. Может происходить во время синтеза полипептидной цепи и после окончания синтеза;
3. Нематричные процессы, отсюда – образование множественных форм белков;
4. Некоторые реакции характерны для очень многих белков, а некоторые – для отдельных белков;
4. Более 5% генов в геноме в геноме человека кодируют ферменты, участвующие в пострансляционной модификации белков.
Слайд 88Фолдинг белков – процесс, при котором белок принимает характерную
для его функционирования пространственную структуру (нативное состояние).
Переход первичной структуры
полипептида в третичную структуру
Слайд 89Факторы и ферменты фолдинга
Факторами фолдинга являются молекулярные шапероны и шаперонины.
(шапероны (дуэньи) — дамы пожилого
возраста, сопровождающие девушку на балах)
Шаперон — белковая машина, помогающая другим белкам
приобрести правильную
пространственную конформацию.
белок - GroEL
Шапероны часто называют «белками теплового шока».
Слайд 90Шаперонины представляют собой сложные белки, состоящие из большого количества субъединиц.
Они
похожи на стаканчик с полостью внутри.
В эту полость помещается
принесенная шаперонами полипептидная цепь, после чего «стаканчик» закрывается «крышечкой».
Попавшая внутрь шаперонина молекула оказывается полностью изолированной и получает возможность без помех осуществить стадию медленного сворачивания.
http://sov.opredelim.com/docs/136900/index-3147.html
Шаперонины
Слайд 91Молекулы убиквитина (оранжевые и розовые) присоединены к белку Src (голубой),
направляя его к деградации
Убиквитин – «черная метка»
3D-молекула убиквитина
Слайд 92«Поцелуй смерти» – именно так израильские ученые Арон Чехановер и Аврам Гершко,
а также Ирвин Роуз из США назвали свою работу, посвященную белку убиквитину.
В 2004 г.
за исследование роли убиквитина в клеточной системе деградации белков в протеасомах ученые получили Нобелевскую премию по химии.http://www.ecolife.ru/zhurnal/articles/9413/
Слайд 93Протеасомный комплекс (самокомпартментализующиеся протеазы)
В.Н. Ярыгин, 2011, http://ead.univ-angers.fr/~jaspard/Page2/COURS/Zsuite/3BiochMetab/7Ubiquitinylation/1Ubiquitinylation.htm
