Молекулярная генетика презентация

Содержание

Транскрипция - процесс копирования нуклеотидной последовательности ДНК в последовательность РНК. Фермент РНК -полимераза

Слайд 1Лектор
Горожанина Е.С.

Молекулярная генетика

Слайд 2

Слайд 3Транскрипция - процесс копирования нуклеотидной последовательности ДНК в последовательность РНК.

Фермент РНК -полимераза

Слайд 5Транскрипционная единица (транскриптон) – последователность ДНК, транскрибируемая в одну молекулу РНК.


В состав транскрипционной единицы может входить более одного гена.

Слайд 6Каждый ген состоит из
- регуляторной части
(промотор и терминатор)
Промотор

связывается с РНК-полимеразой
- кодирующей части (информация о структуре иРНК)

Слайд 7У прокариот часть фермента РНК-полимеразы называется сигма-фактором. Он узнает промотор

и указывает место связывания РНК-полимеразы с ДНК

Слайд 8 Промотор

прокариот
РНК-полимераза связывается с доменом Прибнова (ТАТААТ) и начинает расплетаться ДНК. Присутствие азотистых оснований А=Т, имеющих по две водородные связи облегчает разъединение

Слайд 10Терминатор – GC богатый палиндромный участок, за которым идет олиго(Т) последовательность.


Образуется РНК, формирующая шпильку, за которой идет олиго(У), что приводит разрушению связи РНК-ДНК

Слайд 11Одни гены могут транскрибироваться с одной цепи ДНК, другие с комплементарной

ей цепи

Слайд 12У эукариот процесс транскрипции сложнее:

1. Для активации РНК-полимеразы необходимы

факторы транскрипции
2. Три РНК-полимеразы — I, II, III
3. Наличие регуляторных элементов — это энхансеров (активирующих транскрипцию) и сайленсеров (ослабляющих транскрипцию)

Слайд 14Промотор эукариот
ТАТААА - домен Хогнесса

Слайд 15 Типы РНК-полимераз у эукариот

РНК-полимераза-I синтезирует

рРНК (в ядрышке)
РНК-полимераза-II ----- мРНК и мяРНК
РНК-полимераза-III ----- тРНК
РНК-полимеразы митохондрий и пластид

У прокариот одна РНК-полимераза

Слайд 16 1. 3` ДНК 5` (матричная

цепь)
5` РНК 3` по принципу комплементарности
2. Результат:
иРНК или мРНК
рРНК (рибосомальные)
тРНК (транспортные)
Малые ядерные РНК (мяРНК) (процессинг)
Малые интерферирующие РНК (миРНК)
Микро РНК (мкРНК) (регуляция экспрессии)

Транскрипция

Слайд 17рРНК Хроматиновые петли 13, 14, 15, 21, 22 хромосом образуют ядрышковый

организатор

Слайд 18Особенности у прокариот и эукариот

Слайд 19 У прокариот ген состоит из экзонов (полицистронный) у

эукариот - из экзонов и интронов


Слайд 20Процессинг (созревание РНК) у эукариот
1. Кэпирование – на 5`-конце

(7-метилгуанозин)
2. Вырезание интронов и сплайсинг (сшивание) экзонов
3. Полиаденилирование (образование
поли-А-А-А хвоста на 3`-конце)



Слайд 21Кэпирование и полиаденирование

Слайд 22Вырезание интронов с помощью сплазмосом (мяРНК+белок)

Слайд 24Альтернативный сплайсинг
Один ген может давать несколько м-РНК
В РЕЗУЛЬТАТЕ КОМБИНАЦИЙ

ЭКЗОНОВ

1 м- РНК ЭКЗОНЫ 123456789
2 м- РНК ЭКЗОНЫ 53628197


У человека около 20000 - 25000 генов
и 90000 белков

Слайд 26 Альтернативный сплайсинг:
- выбор различных экзонов

из одинаковых иРНК
- использование разных промоторов

Слайд 27Нарушение сплайсинга приводит к серьезным патологиям человека:

- фенилкетонурия:
нарушение сплайсинга

12-го и 13-го экзонов гена фенилаланингидроксилазы;

- талассемия: мутации, нарушающие сплайсинга бетаглобиновых генов

Слайд 29Генетический код —
способ кодирования последовательности аминокислот в белке при помощи

последовательности нуклеотидов.
1950-е годы физик Г.А. Гамов

Слайд 30Триплетность — три нуклеотида кодируют одну аминокислоту
Специфичность — каждый триплет кодирует

только одну аминокислоту
Вырожденность (избыточность) — каждая аминокислота (кроме метионина и триптофана) кодируется несколькими триплетами ДНК (кодонами РНК)


Свойства генетического кода

Слайд 31Свойства генетического кода
Неперекрываемость — кодоны в мРНК считываются последовательно, при этом

один нуклеотид не может быть одновременно в составе двух соседних кодонов
Универсальность — код един для всех живых организмов (за некоторыми исключениями, например ДНК митохондрий)
Стартовый кодон АУГи терминирующие кодоны (стоп-кодоны)
УАА УАГ УГА

Слайд 32Трансляция - перевод последовательности триплетов м-РНК в последовательность аминокислот в белке
Происходит

на рибосомах шероховатой ЭПС, полисомах цитоплазмы, в митохондриях и пластидах

Рибосомы состоят из 2-х субъединиц, которые формируются в ядрышке из рРНК и белка

Малые и большие субъединицы рибосом поступают в цитоплазму отдельно друг от друга


Слайд 33Рекогниция — присоединение аминокислоты к т-РНК с в цитоплазме

Слайд 34Трансляция
В качестве матрицы используется м-РНК

Три этапа:

- ИНИЦИАЦИЯ
- ЭЛОНГАЦИЯ
- ТЕРМИНАЦИЯ

Слайд 35

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 36Функциональные центры рибосомы

Слайд 382. 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 413. 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-РНК
Рибосома распадается

Слайд 43 Регуляция активности генов

Слайд 44Оперон
- это комплекс генов, кодирующих ферменты, входящие в одну функциональную группу

или относящиеся к этапам одного биохимического процесса у прокариот
Включает:
1. Структурные гены (цистроны – S1, S2,S3)
2. Промотор (Р) - участок ДНК, распознаваемый РНК-полимеразой
3. Оператор(О) – участок ДНК, к которому присоединяется регуляторный белок

Ген-регулятор(R) отвечает за синтез
регуляторного белка, в состав оперона не входит

Слайд 45Регуляция активности генов
Позитивная: появление фактора(белка) включает транскрипцию
Негативная: появление фактора выключает транскрипцию






O

P S1 S2 S3

P O S1 S2 S3


индуктор

репрессор

РНК-полим

РНК-полим

Слайд 46Негативная регуляция
Негативная индукция (лактозный оперон)
Негативная репрессия (триптофановый оперон)

Слайд 47Модель лактозного оперона
Ф.Жакоб-Ж.Моно (1961 г.)
негативная индукция.
1965 г. Нобелевская премия

Слайд 50Триптофановый оперон (негативная репрессия)

Слайд 51Триптофановый оперон

Слайд 52Триптофановый оперон

Слайд 53Особенности регуляции генной активности у эукариот
1. Нет оперонной организации генов (1ген--1регулятор)
2.

Один регуляторный фактор для нескольких генов
3. Гормональная регуляция
4. Активация генов энхансеры,
угнетение - сайленсеры
5. Регуляция уровня компактизации хроматина с помощью модификации белков-гистонов, облегчающей доступ ферментов транскрипции к определенным генам
6. Во время деления клетки все гены не активны

Слайд 54Эпигенетика - наука, изучающая механизмы дифференциальной экспрессии генов (не вызывающие изменений

в ДНК)

Слайд 55Эпигенетика изучает, как по генетической информации в зиготе за счет различной

экспрессии генов может осуществляться развитие многоклеточного организма.
Все клетки организма сначала тотипотентны. Затем они получают сигналы, активирующие различные гены и направляющие их на тот или иной эпигенетический «маршрут».
В дифференцированных клетках экспрессируются только гены, необходимые для их специфической деятельности, они унипотентны.

Слайд 56Примеры эпигенетических изменений
Метилирование ДНК добавление метильных групп к цитозину, за которым

следует гуанин



Подавлению экспрессии гена

Модификация гистонов
- метилирование
- ацетилирование
- фосфорилирование



Активация экспресии гена

Слайд 58Предрасположенность к раку легких у курильщиков предположительно связана с метилированием гистоновых

белков, инактивирующих гены, ответственные за образование антител

Слайд 59Геномный импринтинг
У эукариот часто состояние

экспрессии зависит от того, какой из родителей даёт тот или иной аллель, т.е. имеет ли он материнское или отцовское происхождение.

Механизм:
метилирование ДНК в промоторной области

Слайд 60Пример болезни импринтинга: подавление экспрессии или делеция генов 15-й хромосомы
Синдром Прадера—Вилли

изменения в отцовской хромосом
Характеризуется снижением мышечного тонуса, задержкой психического развития, косоглазием и ожирением

Синдром Ангельмана - затронута хромосома матери
характерна более выраженная задержка психического развития, нарушение сна, хаотичность движений

Слайд 61Синдром Прадера—Вилли

Слайд 62Синдром Ангельмана

Слайд 63РНК-интерференция - особый вид внутриклеточного иммунитета с помощью миРНК. Нобелевская

премия 2006 г. Э. Файр и К. Мелло

Малые интерферирующие РНК (миРНК) — двуспиральные РНК, состоящие из 21–23 п.н.
Попадая в клетку, дают сигнал работе ферментам, которые разрезают комплементарную одноцепочечную мРНК. Содержащаяся в этих участках информация не передается рибосомам, трансляция ингибируется.

Слайд 64РНК интерференция

Слайд 65РНК-интерференция может разрушать генетический материал попадающих в клетку вирусов и регулирует

экспрессию функциональных генов, блокируя их работу.


Проводятся эксперименты по лечению препаратами на основе миРНК:
- макулодистрофии (патологии сосудов и нарушения питания сетчатки глаза)
- вируса Эбóла, вызывающего геморрагическую лихорадку (опыты на приматах)

Слайд 66 Геномика – наука о геномах

Генотип – исторически сложившаяся система взаимодействующих генов

диплоидной клетки или организма.
Геном - исторически сложившаяся система взаимодействующих генов гаплоидной клетки или организма.
В ядре клетки содержится 2 генома
- один от матери, другой - от отца.
Геном включает ДНК хромосом и внеядерных структур (митохондрий, пластид и др.)


Слайд 67 ГЕНОМИКА – Раздел генетики, посвященный изучению геномов живых организмов.


Геномные проекты: «Геном человека»
«Геном дрозофилы»
«Геном кишечной палочки»
«Геном дрожжей» и др.
Всего – около 50

Слайд 68Основная 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 69Геном 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 70Геном человека ( 2000 г.)

Слайд 71Фракции ДНК в геноме
Однокопейная (уникальная) ДНК – в гаплоидном наборе в

единственном экземпляре, кодируют белки
Повторяющиеся последовательности ДНК (50%) – многократные повторы

Слайд 72Повторяющиеся последовательности ДНК
Различают два класса:
Тандемно повторяющиеся последовательности ДНК – располагаются

друг за другом (голова к хвосту)- кодируют РНК
Диспергированнные повторы ДНК – разбросанные по геному (некодирующие)

Слайд 73Тандемно повторяющиеся последовательности ДНК
Центромерные ДНК (200 -1500 повторов)
Теломерные ДНК (200 -1500

повторов)

Слайд 75Диспергированнные повторы ДНК – являются подвижными генетичскими элементами транспозонами (МЭГ)
Делятся на

две группы по длине:
Длинные
Короткие

Слайд 76Формы изменения генома Мобильные генетические элементы (МЭГ)
Последовательности ДНК, способные к перемещению внутри

генома – называются МЭГ или транспозонами или «прыгающими генами»

1948 г. Б. Мак-Клинток, 1983 г. Нобелевская премия

Слайд 77Барбара Мак-Клинток
МЭГ
у кукурузы 85%
у человека 45%
в среднем

у эукариот 10-50%

МЭГ могут вставлять себя в любую последовательность
в пределах генома, но покидать клетку не могут.
Передвигаясь с места на место в геномах хозяев МЭГ
являются источником генетического разнообразия.

Слайд 78В составе каждого транспозона закодирован специальный фермент, обеспечивающий его передвижение.

Слайд 79Встраиваясь внутрь обычного гена транспозон нарушает его работу, т.е. вызывает

мутацию

Слайд 80Некоторые МЭГ содержат гены, инактивирующие антибиотики
(ампицилин, тетрациклин). Благодаря передвижению этих

генов бактерии стали устойчивыми к большому количеству антибиотиков

Слайд 81Цитоплазматическая наследственность

У ЭУКАРИОТ в цитоплазме имеются ДНК митохондрий и пластид

У ПРОКАРИОТ

в цитоплазме имеется
ДНК плазмид

Слайд 82Цитоплазматическая наследственность эукариот
Митохондриальный геном состоит из кольцевой ДНК и кодирует белки

и ферменты, участвующие в клеточном дыхании
Пластидный геном состоит из кольцевой ДНК и кодирует белки и ферменты фотосинтеза

Слайд 83Цитоплазматическая наследственность прокариот
Плазмиды- небольшие двуцепочечные ДНК:
- R-факторы (резистентности) —

обуславливают устойчивость к лекарственным препаратам
- F- факторы (половые или плодовитые) - осуществляют конъюгацию бактерий и перенос ДНК


Слайд 84Спасибо за внимание!

Похожие презентации

Нервная система. Виды рефлексов 277
Направления в эволюции. (9 класс) 316
Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом 405
Программа внеурочной деятельности Юный биолог. (5 класс) 288
Семейство лилейных 648
Внутренняя среда организма. Значение крови, ее состав 371

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика