НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. БИОСИНТЕЗ
advertisement
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
