Основы молекулярной биологии презентация

о структуре и функциях нерегулярных биополимеров - нуклеиновых кислот и белков.

английском журнале «Nature» появилась статья Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика с предложением пространственной модели молекулы ДНК.

1958:
ДНК → РНК → БЕЛОК

1960; 1975:

нуклеотидов в "материнской" цепочке ДНК определяет порядок нуклеотидов в «дочерней», т.е. «материнская» цепочка ДНК является матрицей для синтеза "дочерней").

Стадия реализации генетической информации :
Транскрипция: yуклеотидная последовательность ДНК считывается в виде нуклеотидной последовательности РНК.
Трансляция: нуклеотидной последовательности РНК переводится в аминокислотную последовательность белка

матрицей для
синтеза «дочерней»: во время деления клеток генетическая информация должна перейти в «дочерние» клетки.

Вся ДНК клетки копируется, при этом каждая ее цепь служит матрицей для синтеза комплементарной последовательности.

Репликация происходит в ядре.

РЕПЛИКАЦИЯ.
ДНК способна к репликации (самоудвоению)

.

поколению

Репликация происходит с помощью полуконсервативного синтеза:

1. Двойная спираль раскручивается;
2. Каждая родительская цепь служит в качестве матрицы для синтеза новой дочерней цепи;
3. В ходе синтеза дочерних цепей возникают новые комплементарные пары;
4. В результате репликации образуются две новые одинаковые дочерние цепи.

механизмов биосинтеза ДНК
1959 год

Репликация (от лат. replicatio – повторение) –
это самовоспроизведение нуклеиновых кислот, обеспечивающее точное копирование генетической информации и передачу ее от поколения к поколению.

в них имеется ориджин (ori) - сайт начала репликации и, как правило, набор генов, необходимых для ее осуществления. Такие молекулы получили название репликонов.

Репликон - единица генома, способная к автономной репликации ДНК; содержит точку инициации репликации

сайтами инициации репликации, или ориджинами (от англ. origin - происхождение) репликации (сайт ori)
Ориджины репликации имеют определённую нуклеотидную последовательность.
Последовательность ДНК, ограниченную двумя ориджинами репликации, называют репликоном.

специфическими консервативными фрагментами

Полуконсервативность.

Первые два принципа можно сформулировать в одной фразе:
Синтез каждой дочерней цепи ДНК идет комплементарно и антипараллельно
матричной цепи и всегда в направлении
5' 3'

C

- антипараллельно:
одна нить имеет направление от 5' к 3', другая - от 3' к 5'

ДНК,
служит затравкой для синтеза комплементарной цепи с помощью ДНК-полимеразы

синтезированную (дочернюю) цепь.
Такой механизм удвоения ДНК получил название "полуконсервативная репликация«:

фермент – ведет синтез дочерней цепи по принципу комплементарности, антипараллельности и в одном направлении (5’®3’).
2. Хеликаза - раскручивает двойную спираль
3. Топоизомераза - снимает напряжение в области репликативной вилки и предотвращает обратное скручивание
4. ДНК-лигаза - сшивает отдельные фрагменты Оказаки
5. Праймаза – катализирует синтез праймеров (разновидность РНК-полимеразы)

белки стабилизируют цепи ДНК.

двух новых дочерних молекул. Процесс этот достаточно сложен: синтез идет только в направлении 5’→ 3’ для растущей цепи .

В процессе синтеза ДНК репликационная вилка движется вдоль материнской спирали, захватывая все новые зоны.

Начиная с праймера, ДНК-полимераза присоединяет нуклеотиды к свободному 3`-концу "лидирующей" цепи. Направление синтеза 5`→ 3`.

Синтез "лидирующей" цепи идет без остановок до конца репликона.

Этот процесс идет медленнее, поэтому цепь называется "отстающей".
Отдельные фрагменты второй цепи образуются также
в направлении 5` → 3`, в целом же эта цепь нарастает в направлении 3` → 5`:
- Праймаза синтезирует затравку (праймер РНК).
- Начиная от праймера ДНК-полимераза III синтезирует
последовательность ДНК.
- ДНК-полимераза I разрушает РНК-праймер и заменяет его нуклеотидами ДНК.
- ДНК-лигаза образует фосфодиэфирную связь между
двумя фрагментами Оказаки.

Прерывистый синтез: ДНК-цепь 5` → 3’

области репликационной вилки (500 нуклеотидов/сек) на порядок выше, чем у млекопитающих (около 50 нуклеотидов/сек) и растений (около 20 нуклеотидов/сек).

Меньшая скорость репликативного синтеза у эукариот объясняется большей степенью конденсации (упаковки) ДНК в хромосомах, а также более сложной и тщательной «проверкой» правильности синтезируемой дочерней цепи специальными репарирующими системами.

при этом образуется N6-метиладенин,
возможны метилирование цитозина в последовательности -GC-и образование
N5-метилцитозина. Количество метилированных оснований равно примерно 1-8%.