(1) по производству белков; (2) по тому, когда, каким
клеткам и какие белки производитьБелки – активные действующие лица, “живые” …
РНК ….
Хорошо ли молекулы называть живыми?
- Главная
- Разное
- Бизнес и предпринимательство
- Образование
- Развлечения
- Государство
- Спорт
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Религиоведение
- Черчение
- Физкультура
- ИЗО
- Психология
- Социология
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- 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
Что такое findslide.org?
FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.
Обратная связь
Email: Нажмите что бы посмотреть
Презентация на тему Геометрия и “живые” молекулы
Содержание
- 2. “Живые” молекулыДНК – центральный архив информации; содержит
- 3. 3D Геометрия – это наука о пространственных
- 4. Вот как выглядят белкиПорин из бактерииKlebsiella pneumoniaeЗеленый флюоресцентный белок из медузы Aequorea victria
- 5. Еще примеры: РНК-зависимая РНК полимераза полиовируса
- 6. А важна ли 3D геометрия молекул? РНК-зависимая
- 7. Пример удачного описания 3D геометрии живогоВитрувианский человекЛеонардо да Винчи
- 8. В чем состоит описание этого 3D объектаВыделяем
- 9. Как мы все это узнали?Глаза…Длительное наблюдение за объектамиВозможность измерять …. Анатомия, физиология, биометрика …. ….
- 10. “Живые” молекулы - маленькиеДНК: толщина - 20Å
- 11. Если бы мы могли стать очень маленькими
- 12. Разные молекулы (вода, ионы, маленькие молекулы –
- 13. Как же нарисовали модели белков?Рентгено-структурный анализ -
- 14. Геометрическое описание РНК-зависимой РНК полимеразы полиовируса, наверное,
- 15. Про жирафа и объем наших знаний о
- 16. ДНК – архив информации Значит, должны бытьПисатели
- 17. Два способа чтения ДНК белкамиФрагмент нуклеосомы лягушкиXenopus
- 18. В ДНК закодирована информацияAAATTGCGCTTTCCAGGG … или вроде
- 19. Этим и займемся – для участка ДНКГде
- 20. Сахаро-фосфатный остов ДНК (выделен)
- 21. В каком направлении читать ДНК?
- 22. Глазами легко увидеть различные пары основанийACTG
- 23. ДНК-зависимая РНК-полимераза только переписывает буквырасплетает две
- 24. Схема работы ДНК-зависимой РНК полимеразы
- 25. Вот как выглядят коды оснований в расплетенной цепи ДНККислород, акцептор протонаАзот, донор протонаАзот, Акцептор протона
- 26. Коды оснований, используемые при переписывании (транскрипции)Кислород, акцепторАзот, донор Азот, акцептор
- 27. Регуляторным белкам приходится читать ДНК, не расплетая цепейИстория про белок TetR
- 28. периплазмацитоплазмаdiffusionTetAeffluxБелок TetAБАКТЕРИЯМЕЖКЛЕТОЧНОЕПРОСТРАНСТВОИдея бактерии простая, но так просто не получается ☹
- 29. O2O1 Белок TetRпериплазмацитоплазмаtetRtetAБелок TetAДНКГены неработаютУчастки ДНК, узнаваемыеTetR
- 30. O2O1 Белок TetRпериплазмацитоплазмаtetRtetAdiffusionTetR+TcБелок TetAДНКПри связывании с Tc белок TetRперестает связываться со “своим”участком ДНК
- 31. O2O1 Белок TetRпериплазмацитоплазмаtetRtetAdiffusionTetR+TcБелок TetAДНКГены работают
- 32. Вот он, белок TetR, собственной персонойДимер TetR, взаимодействующий с двумя молекуламитетрациклина
- 33. Чтобы выполнить свою миссию, молекула TetR должна
- 34. Давайте читать ДНК, на расплетая цепей!Так ничего не понять!Нужно выделить части!
- 35. Какие атомы на поверхности ДНК различаются в
- 36. “Химический код” в большой бороздке ДНКA-TT-AG-CC-GАкцептор протонаДонор протонаГидрофобная группа атомов (-CH3 )
- 37. Разглядывая большую бороздку, человек может узнать последовательность
- 38. Поверхность дна большой бороздки ДНК хорошо приближается
- 39. Определение 2. Геликоид – поверхность, образованная мыльной
- 40. Большая бороздка ДНК, приближенная геликоидомПараметры геликоида подгоняются к каждомуучастку ДНК.Поэтому геликоид искривлен
- 41. Ось ДНК проходит по дну большой бороздки и совпадает с осью геликоида
- 42. Давайте изобретать белок для распознавания ДНК!Белок глобулярный,
- 43. Вот как это делает тетрациклиновый репрессорСм. Rasmol
- 44. Некоторые выводыОдна молекула белка взаимодействует с коротким
- 45. Регуляторным белкам надо узнавать участки ДНК из
- 46. Димер тетрациклинового репрессора на ДНКВид сбокуВид со стороны ДНК
- 47. Вот последовательность, узнаваемая тетрациклиновым репрессоромCTATCATTGATAGЧто в ней особенного?
- 48. Тетрациклиновый репрессор умеет узнавать участок ДНК со
- 49. Значит, мы знаем не все, что использует
- 50. Почему же тетрациклиновый репрессор, связавшись с тетрациклином,
- 51. Вернемся к порину и зеленому флюоресцентному белку:Ничего общего?
- 52. ПоринЗеленый флюоресцентный белокСкелеты похожи!
- 53. Капсид вируса - сателлита вируса табачной мозаики
- 54. Вот адрес базы данных PDB, в которой
- 55. Вот откуда можно скачать программу Rasmol, позволяющую
- 56. Вот PDB коды 3D структур, использованных в
- 57. Оболочка вируса, вызывающего “мозаику” огурцов
- 58. Оболочка риновируса – вируса, вызывающего насморк
- 59. Скачать презентацию
- 60. Похожие презентации
“Живые” молекулыДНК – центральный архив информации; содержит инструкции (1) по производству белков; (2) по тому, когда, каким клеткам и какие белки производитьБелки – активные действующие лица, “живые” …РНК ….Хорошо ли молекулы называть живыми?
Слайд 2
“Живые” молекулы
ДНК – центральный архив информации; содержит инструкции
Белки – активные действующие лица, “живые” …
РНК ….
Слайд 3 3D Геометрия – это наука о пространственных отношениях
между телами, поверхностями, линиями и точками
Эвклид
3D = three dimensional
= трехмерный
Слайд 4
Вот как выглядят белки
Порин из бактерии
Klebsiella pneumoniae
Зеленый флюоресцентный
белок
из медузы Aequorea victria
Слайд 6
А важна ли 3D геометрия молекул?
РНК-зависимая РНК
полимераза полиовируса – молекулярная машина по полимеризации новой молекулы
РНК.Как всяка машина, молекулярная машина состоит из множества согласованно работающих частей
Слайд 8
В чем состоит описание этого 3D объекта
Выделяем структурные
единицы – части, эти части имеют названия
Функции частей нам
известны Подвижность частей нам тоже известна
Внутреннее строение частей описано наукой (анатомией, физиологией)
Важные геометрические параметры объекта и его частей и их вариации у разных объектов данного класса тоже описаны (рост, длина руки, форма зубов и др.)
Слайд 9
Как мы все это узнали?
Глаза…
Длительное наблюдение за объектами
Возможность
измерять
…. Анатомия, физиология, биометрика ….
….
Слайд 10
“Живые” молекулы - маленькие
ДНК: толщина - 20Å ,
длина - ? (участок из 10 пар оснований имеет длину
около 35 Å) (геном кишечной палочки – около 5 млн пар оснований 4639675 п.о.) (геном человека – более 3 млрд пар оснований)РНК: тРНК имеет диаметр около 70Å
Диаметр белка может быть от 10 до многих сотен ангстрем (и даже тысяч)
Слайд 11 Если бы мы могли стать очень маленькими и
поместились бы в одну живую клетку, то увидели бы
…..
Слайд 12
Разные молекулы
(вода, ионы, маленькие молекулы – лиганды,
белки и др.)
налетают со всех сторон.
Разобраться что к
чему непросто!Темно …
Слайд 13
Как же нарисовали модели белков?
Рентгено-структурный анализ - примерно,
одномоментная фотография одной молекулы (или одновременно нескольких связанных друг
с другом молекул), образующих кристаллическую структуру.Не видим: движения белков, подвижность отдельных частей(*), поведения при встрече с другими молекулами и др.
Приходится а) проводить эксперименты; б) интерпретировать результаты и, часто, догадываться о том, что происходит
(*) не совсем так, иногда кое-какие движения можно восстановить на основании экспериментальных данных – ЯМР, например.
Слайд 14 Геометрическое описание РНК-зависимой РНК полимеразы полиовируса, наверное, должно
выглядеть так:
(нарисовано на основе существующих на сегодня 3D структур
и
многих других экспериментальных данных) Слайд 15 Про жирафа и объем наших знаний о жизни
белков
(1) Основная функция жирафа –
поедание верхней кроны листьев
(2) путь
развития жирафа до зрелого белк.., извините, организма (3) проблема функции хвоста жирафа осталась
бы нерешенной
и загадочной:
Если бы биосфера была размерами с
одну клетку, мы смогли бы –
современными экспериментальными
методами установить, что:
удаление хвоста генно-инженерными методами не приводит к невыполнению функции, однако хвост закрепился в эволюции !!!???.
Слайд 16
ДНК – архив информации Значит, должны быть
Писатели (???!!!)
Читатели,
которые используют информацию
Архивариусы, которые следят за тем, чтобы нужную
информацию получали нужные читатели, заботились об архивеКопировщики архива (клетки размножаются)
Слайд 17
Два способа чтения ДНК белками
Фрагмент нуклеосомы лягушки
Xenopus laevis
См.
Rasmol
ДНК находится в B-форме. В
такой форме она обычно
хранится в хромосоме
Слайд 18
В ДНК закодирована информация
AAATTGCGCTTTCCAGGG …
или вроде того
И как
же ее переписать, разглядывая (нам, людям) или “щупая” (ДНК-зависимой
РНК-полимеразе)?AGCTGAATTCAGCTGAAC
Слайд 19
Этим и займемся – для участка ДНК
Где же
буквы A, T, G, C?
Чтобы найти буквы нам
(людям)
нужно упростить картинку, найти и назвать
части молекулы
Слайд 23
ДНК-зависимая РНК-полимераза
только переписывает буквы
расплетает две цепи ДНК
изгибает
одну цепь так, как ей удобно
работает с каждым основанием
по отдельностирасполагает это основание в стандартном положении
коды атомов основания – донор протона или акцептор протона позволяют ей правильно подобрать комплементарное основание
Слайд 25 Вот как выглядят коды оснований в расплетенной цепи
ДНК
Кислород,
акцептор протона
Азот,
донор протона
Азот,
Акцептор протона
Слайд 26
Коды оснований, используемые при переписывании (транскрипции)
Кислород, акцептор
Азот, донор
Азот, акцептор
Слайд 28
периплазма
цитоплазма
diffusion
TetA
efflux
Белок TetA
БАКТЕРИЯ
МЕЖКЛЕТОЧНОЕ
ПРОСТРАНСТВО
Идея бактерии простая, но так просто не
получается ☹
Слайд 29
O2
O1
Белок TetR
периплазма
цитоплазма
tetR
tetA
Белок TetA
ДНК
Гены не
работают
Участки ДНК, узнаваемые
TetR
Слайд 30
O2
O1
Белок TetR
периплазма
цитоплазма
tetR
tetA
diffusion
TetR+Tc
Белок TetA
ДНК
При связывании с Tc белок
TetR
перестает связываться со “своим”
участком ДНК
Слайд 32
Вот он, белок TetR, собственной персоной
Димер TetR, взаимодействующий
с двумя молекулами
тетрациклина
Слайд 33 Чтобы выполнить свою миссию, молекула TetR должна отыскать
на ДНК участок с последовательностью
CTATCATTGATAG
(или очень на нее
похожей) и связаться с ним.
Расплетение двойной спирали ДНК
не предусмотрено!
Слайд 35
Какие атомы на поверхности ДНК
различаются в зависимости
от
оснований ДНК (“букв”)?
Акцептор протона
Донор протона
Большая бороздка ДНК:
Акцептор
протона Донор протона
Малая бороздка ДНК:
Основные различия – в большой
бороздке!
Слайд 36
“Химический код” в большой бороздке ДНК
A-T
T-A
G-C
C-G
Акцептор протона
Донор протона
Гидрофобная
группа
атомов (-CH3 )
Слайд 37 Разглядывая большую бороздку, человек может узнать последовательность ДНК,
не расплетая двойной спирали.
Но у белков нет глаз, им
приходится работатьна ощупь, различая атомы по их свойствам
Очевидно, важна геометрия большой
бороздки ДНК!
Слайд 38 Поверхность дна большой бороздки ДНК хорошо приближается поверхностью,
называемой “Геликоид”.
Определение 1. Геликоид – поверхность,
образованная равномерным вращением
отрезка,
перпендикулярного оси, иравномерно перемещающегося вдоль
нее.
Слайд 39 Определение 2. Геликоид – поверхность, образованная мыльной пленкой,
натянутой на двойную спираль из проволоки (т.н., минимальная поверхность)
Двойная
спираль Геликоид
Слайд 40
Большая бороздка ДНК, приближенная геликоидом
Параметры геликоида
подгоняются к
каждому
участку ДНК.
Поэтому геликоид
искривлен
Слайд 42
Давайте изобретать белок для распознавания ДНК!
Белок глобулярный, т.е.
сохраняет свою форму, очень условно, эллипсоидальную
В нем нет
длинных гибких “щупалец”Значит, надо изобрести структурную единицу белка, помещающуюся в большую бороздку
Такой структурной единицей может быть альфа-спираль
Слайд 44
Некоторые выводы
Одна молекула белка взаимодействует с коротким участком
ДНК - 4-5 пар оснований
В большой бороздке ДНК белок
ищет шифр в области поверхности большой бороздки; для него ДНК не разделена на пары основанийФорма поверхности большой бороздки важна для узнавания своего участка ДНК
Слайд 45 Регуляторным белкам надо узнавать участки ДНК из ок.
10 пар оснований, как минимум…
Димеризация белка – это способ
удлинить узнаваемый участокКакое свойство последовательности регуляторного участка ДНК (участка, который узнает регуляторный белок) следует ожидать из-за того, что этот белок димеризуется?
Слайд 47
Вот последовательность, узнаваемая тетрациклиновым репрессором
CTATCATTGATAG
Что в ней особенного?
Слайд 48 Тетрациклиновый репрессор умеет узнавать участок ДНК со свой
любимой последовательностью
Люди (даже ученые ☺ ) не научились как
следует решать эту задачу!!!Задача. Дан регуляторный белок; знаем все о его строении. Найти участок ДНК, с которым этот белок свяжется – т.е. указать последовательность ДНК этого участка
Слайд 49 Значит, мы знаем не все, что использует белок
для узнавания
Роль растворителя – воды, ионов
Геометрия участка ДНК может
зависеть от последовательности основанийИзгибаемость двойной спирали ДНК может зависеть от последовательности оснований
…..
Слайд 50 Почему же тетрациклиновый репрессор, связавшись с тетрациклином, перестает
связываться с ДНК?
Две структуры наложе друг на
друга
В структуре
с тетрациклином,например, глютамин-38 изменил свое положение по
сравнению со структурой с ДНК
и наезжает на ДНК.
Слайд 53 Капсид вируса - сателлита вируса табачной мозаики –
сложен из 60 одинаковых молекул белка.
Задача. Как сшить
сферу из одинаковых лоскутов?
Слайд 54 Вот адрес базы данных PDB, в которой хранятся
3D структуры белков, ДНК, РНК:
http://www.rcsb.org/
Ключевое слово
Сохранение файла
в формате
PDB
(нужно знать PDBкод, например, 2trt)
Слайд 55 Вот откуда можно скачать программу Rasmol, позволяющую смотреть
на 3D структуры в формате PDB
http://www.openrasmol.org/doc/rasmol.html
Версия 2.7.3 под Windows
и help filehttp://www.scripps.edu/mb/goodsell/pdb/
По этому адресу найдете описание многих
важных белков и их 3D структур (англ.)
Слайд 56 Вот PDB коды 3D структур, использованных в презентации
Нуклеосома 1aoi
Зеленый флюоресцентный белок 1hcj
Порин 1osm
Тетрациклиновый репрессор
в комплексе с тетрациклином 2trt (скачивать Biological unit)Тетрациклиновый репрессор в комплексе с ДНК 1qpi (скачивать Biological unit)
РНК-зависимая РНК-полимераза 1ra6
