НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. БИОСИНТЕЗ

Реклама
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
БИОСИНТЕЗ
ЛЕКЦИЯ 3
План лекции
КемГУ
LOGO
1. РЕПЛИКАЦИЯ
2. ТРАНСКРИПЦИЯ
кафедра
генетики
Your
company slogan
РЕПЛИКАЦИЯ
Лекция 3. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Словарь
КемГУ
LOGO
Реплисома – мультиферментный комплекс (ДНКрепликазная система), которая включает около 20 основных
ферментов и белковых факторов
Репликон – единица процесса репликации участка генома,
который находится под контролем одной точки инициации
(начала) репликации
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
Репликация – процесс
матричного синтеза
молекулы ДНК, ведущий
к самовоспроизведению
(удвоению)
кафедра
генетики
Your
company slogan
ПРИНЦИПЫ: комплементарность,
полуконсервативность
КемГУ
LOGO
Старая цепь
Новая цепь
Your company slogan
ПРИНЦИПЫ: антипараллельность
униполярность
КемГУ
LOGO
Your company slogan
ПРИНЦИПЫ: матричность, потребность
в затравке (праймере)
КемГУ
LOGO
Матрица – одноцепочечная
родительская ДНК, используемая
для копирования
Затравка – РНК-праймер,
спареннеый с 3’-концом матрицы
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ПРИНЦИПЫ: потребность в энергии
Источник энергии в реакциях полимеризации мононуклеотидов –
энергия, освобождаемая при отщеплении от
дезоксирибонуклеозидтрифосфатов пирофосфата
кафедра
генетики
Your
company slogan
ФАКТОРЫ: топоизомеразы
КемГУ
LOGO
Топоизомеразы снимают
суперзакрученность ДНК
А) образуют ковалентную связь с
фосфатной группой ДНК
Б) разрывают фосфодиэфирную
связь в одной полинуклеотидной
цепи и осуществляют вращение
вокруг другой цепи, снимая
суперзакрученность ДНК
В) восстанавливают
фосфодиэфирную связь в цепи
ДНК
кафедра
генетики
Your
company slogan
ФАКТОРЫ: х(г)еликазы
КемГУ
LOGO
Хеликазы разделяют
цепи двухцепочечной
молекулы ДНК
Используют энергию гидролиза
АТФ или ГТФ.
Движутся вдоль цепи
нуклеиновой кислоты в
направлении (5'→3' или 3'→5'),
характерном для данного
фермента, разрывая
водородные связи
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ФАКТОРЫ: белки Албертса
SSB (RРA) удерживают матричные цепи ДНК в
репликативной вилке в одноцепочечном состоянии
Содержат кластер положительно заряженных аминокислотных остатков,
связываются с одноцепочечной ДНК, защищая ее от деградации
нуклеазами
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ФАКТОРЫ: ДНК-полимеразы
DNA-pol обеспечивают:
1. соединение нуклеотидов в растущей цепи ДНК
за счет образования фосфодиэфирных связей
2. участвуют в редактировании и репарации ДНК
Обладают:
5’ → 3’ полимеразной активностью
5’ → 3’ экзонуклеазнаой активностью
3’ → 5’ экзонуклеазной активностью
кафедра
генетики
Your
company slogan
LOGO
Your company slogan
ДНК-полимеразы про- и эукариот
КемГУ
LOGO
кафедра
генетики
Your
company slogan
ФАКТОРЫ: ДНК-лигазы
КемГУ
LOGO
Заделывает
бреши в оцДНК
Формируют
фосфодиэфирные
связи между
нуклеотидами
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ФАКТОРЫ: праймаза (РНК-полимераза)
синтезирует затравку (РНКовый праймер) на 3’-конце
матрицы для синтеза дочерней цепи ДНК
Your company slogan
ПРОЦЕСС: архитектура
КемГУ
LOGO
ЭЛЕМЕНТЫ
РЕПЛИКОН
ОРИДЖИН
РЕПЛИКАТИВНАЯ ВИЛКА
Your company slogan
КемГУ
LOGO
ПРОЦЕСС: ориджины
Участки ДНК, являющиеся точкой сбора пререпликативного
комплекса и инициации репликации
кафедра
генетики
Your
company slogan
ПРОЦЕСС: движение репликативной
вилки
КемГУ
LOGO
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ПРОЦЕСС: стадии
ИНИЦИАЦИЯ
• Образование пререпликативного
комплекса
• Формирование репликативной вилки
ЭЛОНГАЦИЯ
• Продолжение процесса репликации, рост
дочерней цепи ДНК
ТЕРМИНАЦИЯ
• Завершение процесса репликации
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
кафедра
генетики
Your
company slogan
ПРОЦЕСС: репликация у прокариот
КемГУ
LOGO
кафедра
генетики
Your
company slogan
ПРОЦЕСС: репликация у эукариот
КемГУ
LOGO
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ПРОЦЕСС: скорость
Прокариоты
1000 - 1500 п.н. в секунду, ошибки репликации
возникают с частотой 1 * 108 нуклеотид
Эукариоты
10 - 100 п.н. в секунду, так как вновь синтезированные
нуклеотиды связываются с гистоновыми белками.
Ошибки репликации у эукариот на порядок ниже –
1 * 109 – 1 * 1010
кафедра
генетики
Your
company slogan
ТРАНСКРИПЦИЯ
Лекция 3. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Словарь
КемГУ
LOGO
Транскриптон – участок ДНК с которого копируется РНК, т.е.
являющийся единицей транскрипции
Оперон – транскриптон прокариотических организмов
Ген – транскриптон эукариот
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
Транскрипция – это синтез всех видов РНК по матрице ДНК
ПРИНЦИПЫ:
комплементарность
униполярность
антипаралельность
беззатравочноть
матричность
кафедра
генетики
Your
company slogan
Знаки препинания на ДНК
КемГУ
LOGO
Начало транскрипции – промотор
Конец транскрипции – терминатор
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ПРИНЦИПЫ: асимметричность
Транскрибируются обе цепи ДНК, но каждая со своего
промотора.
кафедра
генетики
Your
company slogan
ТРАНСКРИПЦИЯ у прокариот
Лекция 3. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
LOGO
Your company slogan
ОПЕРОН: структурные элементы
КемГУ
LOGO
промотор – последовательность нуклеотидов (участок ДНК),
узнаваемая РНК-полимеразой, как посадочная площадка и
старт синтеза РНК
кафедра
генетики
Your
company slogan
ОПЕРОН: структурные элементы
КемГУ
LOGO
оператор – последовательность нуклеотидов (участок ДНК),
узнаваемая белками регуляторами синтеза РНК
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
оператор
диспетчерская функция – разрешает или
запрещает синтез РНК
кафедра
генетики
Your
company slogan
ОПЕРОН: структурные элементы
КемГУ
LOGO
цистрон – последовательность нуклеотидов (участок ДНК),
кодирующая один белок, тРНК, рРНК
кафедра
генетики
Your
company slogan
ОПЕРОН: структурные элементы
КемГУ
LOGO
терминатор – последовательность нуклеотидов (участок ДНК),
узнаваемая РНК-полимеразой как финиш транскрипции
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ФАКТОРЫ: РНК-полимераза
У ПРОКАРИОТ синтез всех видов РНК осуществляется одним
ферментом – РНК-полимеразой
Формы фермента:
1. holo-фермент (полный фермент) – состоит из 5 субъединиц:
2αββ’σω, обладает сродством к промотору, обеспечивает
инициацию транскрипции
2. core-фермент – из 4 цепей: 2αββ’ω, обладает сродством к
любому участку ДНК, обеспечивает элонгацию транскрипции
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ПРОЦЕСС: стадии
 Связывание ДНК матрицы
 Образование закрытого инициаторного
комплекса
 Образование открытого инициаторного
комплекса
 Инициация
 Соединение первых нуклеотидов
 Элонгация
 Терминация
кафедра
генетики
Your
company slogan
ПРОЦЕСС: схема (прокариоты)
КемГУ
LOGO
кафедра
генетики
Your
company slogan
ПРОЦЕСС: инициация элонгация
КемГУ
LOGO
1. Образование «закрытого»
комплекса, т.е. без расплетения
цепей ДНК
2. Образование «открытого»
комплекса с локальным
расплетением ДНК
3. Образование открытого
«тройного» комплекса, т.е. синтез
коротких РНК без диссоциации σфактора
4. Синтез 9-12 нукл.,
отсоединение σ-фактора, переход
процесса на стадию элонгации
Your company slogan
КемГУ
LOGO
ПРОЦЕСС: терминация (прокариоты)
Ρ-независимая
терминация
В терминаторе
присутствует
палиндром.
В синтезируемой РНК
формируется шпилька
Your company slogan
Однонитевая цепь
КемГУ
LOGO
5’-accgaagccuugcg cgu a cgcgcaaggcuucggu-3’
кафедра
генетики
Your
company slogan
Однонитевая цепь
КемГУ
LOGO
gu a c
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
Однонитевая цепь
ua
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
Шпилька
cgcaaggcuucggu-3’
||||||||||||||
5’-accgaagccuugcg
ua
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ПРОЦЕСС: терминация (прокариоты)
Ρ-независимая
терминация
Шпилька меняет
конформацию РНКполимеразы и фермент
теряет сродство к ДНК
кафедра
генетики
Your
company slogan
ТРАНСКРИПЦИЯ у эукариот
Лекция 3. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
ЭУКАРИОТЫ: РНК-полимераза I
КемГУ
LOGO
транскрибирует гены рибосомальной РНК 18S, 5.8S и 28S
Транскрипция генов рРНК и сборка
рибосом происходит в ядрышке
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
ЭУКАРИОТЫ: РНК-полимераза II
транскрибирует матричные РНК, а также некоторые
малые РНК
Транскрипция генов происходит в ядре
кафедра
генетики
Your
company slogan
LOGO
Your company slogan
КемГУ
LOGO
ЭУКАРИОТЫ: РНК-полимераза III
транскрибирует гены тРНК, 5S рРНК и малые РНК
Транскрипция генов происходит в ядре
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
Транскрипция – ключевой этап экспрессии генов и клеточной
регуляции
кафедра
генетики
Your
company slogan
КемГУ
LOGO
Экспрессия генов
регулируется через
процесс транскрипции
кафедра
генетики
Your
company slogan
Скачать