Слайд 3
ДНК
Макромолекула
Полимер
Звено полимера - нуклеотид
Слайд 4
ДНК первичная структура
нуклеотид
нуклеиновая кислота
Слайд 5
ДНК
вторичная структура
Цепи ДНК антипараллельны
Цепи ДНК комплементарны
Слайд 7
РНК
РНК- полимер, состоящий из нуклеотидов, соединенных фосфодиэфирными связями
РНК
отличается от ДНК по составу:
-содержит рибозу вместо дезоксирибозы,
- содержит
урацил вместо тимина
Обычно это одноцепочечная молекула
Существуют различные классы РНК
Слайд 8
Основные классы РНК
тРНК ( транспортная РНК)
рРНК (рибосомная РНК)
мРНК
(матричная РНК)
Слайд 11
Перенос информации
Основные варианты
ДНК-ДНК
ДНК-РНК
РНК-белок
Возможные варианты
РНК-ДНК
РНК-РНК
Слайд 12
Репликация ДНК
Репликация кольцевых молекул
-Репликация по типу «катящегося обруча»
-Тетта-
репликация
Репликация линейных молекул
Слайд 15
Репликация ДНК
У эукариот репликация начинается с нескольких сайтов
Во время репликации образуется структура- «репликационная вилка»
Слайд 16
Белки репликации ДНК
Хеликаза и топоизомераза
Связывающие белки
Праймаза
ДНК-полимеразы
(в клетках эукариот
около 13 типов)
Лигаза
Слайд 17
Хеликаза связывается с ориджином репликации и разделяет цепи
Связывающие
белки предохраняют цепи ДНК от слипания
Праймаза синтезирует короткую РНК
на ДНК- матрице
Слайд 18
ДНК –полимераза добавляет нуклеотиды к РНК-праймеру
ДНК-полимераза проверяет правильность
присоединения нуклеотидов
Слайд 19
По одной из цепей синтез идет непрерывно, по
другой – прерывисто ( фрагменты Оказаки)
Слайд 20
РНК -праймеры удаляются, лигаза сшивает бреши в ДНК
Слайд 21
Репликация ДНК
Всегда полуконсервативна
Начинается с области, которая называется ориджин
Синтез
ДНК инициируется фрагментами РНК, которые называются праймерами
Элонгация всегда проходит
в направлении 5’-3’.
Репликация по лидирующей цепи непрерывна,
по отстающей цепи- прерывиста
Синтезируемая цепь комплементарна и антипараллельна своей матрице
Слайд 23
Транскрипция
Синтез РНК молекул на матрице ДНК
Первый этап
передачи генетической информации на пути от ДНК к белку
(от генотипа к фенотипу)
Слайд 24
Этапы транскрипции
Инициация
Элонгация
Терминация
Слайд 25
Инициация
Промотер – особая
последовательность ДНК, сигнализирующая о начале
транскрипции.
С промотором связываются факторы транскрипции и РНК-полимераза
Слайд 29
Процессинг мРНК
Метилирование и кэпирование
Полиаденилирование
Сплайсинг
Слайд 32
Сплайсинг
Гены имеют мозаичную структуру и состоят из кодирующих
участков- экзонов и некодирующих участков- интронов.
При сплайсинге участки пре-мРНК,
соответсвующие интронам вырезаются, а синтезированные с экзонов сшиваются (сплайсинг).
Слайд 34
Альтернативный сплайсинг
Соединение РНК участков кодирующих экзоны в разных
комбинациях с образованием различных зрелых мРНК
Слайд 36
Трансляция
Передача генетической информации с мРНК на белок
Заключительный этап
передачи генетической информации на пути от ДНК к белку
(от генотипа к фенотипу)
Слайд 37
Белки и аминокислоты
Все белки состоят из аминокислот
20 основных
аминокислот в белках
Слайд 38
Генетический код
Соответствие между нуклеиновой кислотой и аминокислотой
Слайд 39
Генетический код
Триплетный, те одной аминокислоте соответствует три нуклеотида
Вырожденный,
те определенной аминокислоте соответствует более чем один кодон
Не перекрывающийся
Универсальный
Число
кодонов
=64
Число аминокислот = 20
Слайд 42
Трансляция
Биосинтез белка происходит на рибосомах
Слайд 43
Инициация трансляции
AUG - единственный инициирующий кодон природных эукариотических
мРНК
В качестве инициаторной тРНК , узнающей кодон инициации AUG,
служит специальная тРНК , имеющая особенности строения, отличающие ее от тРНК мет
в инициации принимают участие по меньшей мере 11 белковых факторов
Биосинтез белка начинается с образования комплекса между малой 30S субединицей рибосом, иниц. тРНК и участком транслируемой мРНК, содержащим сайт связывания рибосом, который включает в себя инициирующий (как правило, AUG) кодон
Слайд 45
Терминация трансляции
Трансляция терминируется после достижения стоп-кодона: UGA, UAG,
UAA)
(стоп-кодонам нет соответствующих тРНК)
Слайд 46
Геном человека 3.2 биллионов пар нуклеотидов
1.5% кодирует
белки
31,000 генов, кодирующих белки
Клетки человека производят 100,000
до 200,000 различных белков.
Слайд 47
Ген
Один ген- один фермент
Один ген- одна полипептидная цепь
Один
ген- одна мРНК
Ген-участок ДНК или РНК (
у некоторых вирусов), определяющий линейную последовательность полипептидной цепи или одной молекулы РНК
Слайд 48
Ген (эукариоты)
Первый и последний экзоны содержат не транслируемую
последовательности ( соответственно 5’ -UTR)
и 3’-UTR)
Кодирующие участки- экзоны
Не
кодирующие участки - интроны
Слайд 49
Структура гена
Каждый ген характеризуется рядом специфических регуляторных последовательностей
ДНК, которые принимают участие в регулировании проявлений гена.
Регуляторные последовательности могут находиться как в непосредственной близости от гена, (промоторы) так и на расстоянии многих миллионов пар оснований, (энхансеры и супрессоры)
Таким образом, понятие гена не ограничено только кодирующим участком ДНК, а представляет собой более широкую концепцию, включающую в себя и регуляторные последовательности.
Слайд 51
Уровни регуляции активности генов
На уровне транскрипции
На уровне РНК
(процессинг РНК, стабильность мРНК)
На уровне трансляции
Слайд 52
Гены
Структурные гены кодируют белки, необходимые для катаболизма или
биосинтеза или играют роль структурных белков
( например ферменты
и белки экстраклеточного матрикса).
Регуляторные гены – гены чьи продукты являются как РНК так и белками, которые взаимодействуют с другими последовательностями и влияют на транскрипцию или трансляцию.
В большинстве случаев продуктами регуляторных генов являются ДНК-связывающие белки.
Слайд 53
Регуляторные элементы
Также в геноме существует большое число последовательностей,
которые не транскрибируются, но которые необходимы для регуляции других
последовательностей – регуляторные элементы.
Эти элементы в большинстве случаев являются местами взаимодействия с регуляторными белками, кодируемыми регуляторными генами
Слайд 54
ДНК-связывающие белки
Эти белки как правило имеют определенные
функциональные участки, которые называют доменами состоящими из 60-90 аминокислот,
которые ответственны за связывание с ДНК. Внутри домена только несколько аминокислот контактирующих с ДНК. Эти аминоксилоты (аргинин, лизин, аспарагин) формируют водородные связи с основаниями в ДНК или взаимодействуют с остатком сахара.
Другие домены этих белков могут взаимодействовать с другими молекулами и другими регуляторными белками. В зависимости от особенностей структуры ДНК-связующего домена (его внутреннего мотива) регуляторные белки разделяют на различные группы (цинковые пальцы, стероидный рецептор,лейциновая застежка-молния и тд. ).
Слайд 55
Аутоиммунный полиграндулярный синдром 1 типа
Тип наследования- аутосомно-рецессивный тип
Мутантный
ген AIRE, регулирующий аутоиммунитет картирован на хромосоме 21q22.3.
Дебют
заболевания –детский возраст
Гипопаратиреоз
Гипертиреоз
Первичная хроническая надпочечниковая недостаточность и первичный гипогонадизм
Инсулинзависимый сахарный диабет
Кандидоз кожи и слизистых, витилиго
Аутоиммунный гепатит
Гнездная алопеция
Слайд 57
Белок AIRE (аутоиммуный регулятор)
Аутоиммунный регулятор связывается с ДНК-последовательностями
и регулирует экспрессию генов , необходимых для обучения Т-клеток
тимуса (элиминирование аутореактивных Т-клеток)
При мутациях в этом гене, контроль нарушается и возникают множественные аутоиммунные нарушения в эндокринной системе, печени, ЖКТ.
Слайд 59
Оперон
Функционально-связанные структурные гены, расположенные в виде кластера
Промотор
для структурных генов
Оператор – область ДНК, с которой связывается
продукт регуляторного гена
Слайд 60
Модель оперона генетического контроля метаболизма лактозы