РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г.Ишиме
Молекулярная биология
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов специальности
050103.65 – География с дополнительной специальностью биология
очной формы обучения
Молекулярная биология
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ишимский государственный педагогический институт им. П.П. Ершова»
УТВЕРЖДАЮ
Ректор ГОУ ВПО «ИГПИ
им. П.П. Ершова»
___________В.М. Кашлач
«___» __________ 200__ г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ – 050103.65 – ГЕОГРАФИЯ С
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СПЕЦИАЛЬНОСТЬЮ БИОЛОГИЯ
Ишим 2009
Стр.2 из 22
Молекулярная биология
Предисловие
УТВЕРЖДЕНО
На заседании кафедры
биологии и МПБ
Протокол № от «___» ____ 20 __ г.
Зав. кафедрой
УТВЕРЖДЕНО
На заседании УМК биологогеографического факультета
Протокол № от «___» ____ 20 __ г.
Председатель УМК
___________ А.Ю. Левых
________ Л.И. Каташинская
роспись
И.О.Ф зав. кафедрой
роспись
И.О.Ф
СОГЛАСОВАНО
«___» ______ 20 __ г.
Зав. библиотекой_________ Л.Б. Гудилова
роспись И.О.Ф зав. библиотекой
ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с «___» ___________ 20__ г.
РАЗРАБОТАН Пузынина Г.Г., к.б.н., доцент
(наименование структурного подразделения (ий), разработавшего (их) документ или руководитель
рабочей группы и ее члены)
РЕЦЕНЗЕНТЫ
Еливанов А.В., к.б.н., доцент
(Ф.И.О., ученая степень, ученое звание, должность)
___________________________________
(Ф.И.О., ученая степень, ученое звание, должность)
Периодичность ПЕРЕСМОТРА 1 раз в год
Стр. 3 из 21
Молекулярная биология
СОДЕРЖАНИЕ
Выписка из ГОС ВПО…………………………………………………………………………..…4
Введение…………………………………………………………………………………………....4
Содержание разделов дисциплины……………………………………………………………....5
Материально-техническое обеспечение дисциплины………………………………………....10
Организация аудиторной и самостоятельной работы студентов……………………………..10
Планы практических занятий и методические рекомендации к ним………………………...10
Организация самостоятельной работы студентов……………………………………………..11
Учебно-методическое обеспечение дисциплины…………………………………………......14
Материалы входного, текущего и итогового контроля……………………………………….15
Терминологический минимум………………………………………………………………….17
Стр.4 из 22
Молекулярная биология
ВЫПИСКА ИЗ ГОС ВПО
Утвержден 31.01.2005 №700 пед/сп
ДПП.ДС.Ф.11
Молекулярная биология
75
Современные теоретические и практические задачи молекулярной биологии.
Важнейшие достижения. Методы молекулярной биологии. Основы генетической инженерии:
рестрикционный анализ, клонирование, гибридизация, определение нуклеотидных
последовательностей ДНК и РНК, химический синтез генов. Создание искусственных
генетических программ. Структура геномов про – и эукариот. Уникальные и повторяющиеся
гены. Гемеозисные гены. Неядерные геномы. ДНК митохондрий и хлоропластов.
Сателлитная ДНК. ДНК – содержащие вирусы и фаги. Банки нуклеотидных
последовательностей, программа «Геном человека». Геномная дактилоскопия. Генетически
детерминирующие болезни. Подвижные генетические элементы и эволюция геномов.
Структура хроматина. Полиморфизм ДНК. Репликация различных ДНК и ее регуляция.
Тепломерные последовательности ДНК. Повреждения и репарация ДНК. Структура
транскриптонов и регуляция транскрипции у про – и эукариот. Процессинг РНК. Сплайсинг
и его виды. Рибозимы. Обратная транскрипция. РНК- содержащие вирусы. Молекулярные
основы канцерогенеза. Онкогены. Связь структуры и функции белков. Белковая инженерия.
Внеклеточный синтез белков. Межмолекулярное взаимодействие и их роль в
функционировании живых систем. Молекулярные основы эволюции, дифференцировки
развития и старения. Молекулярные механизмы регуляции клеточного цикла.
Программируемая клеточная гибель.
ВВЕДЕНИЕ
Цель дисциплины - сообщить учащимся знания о содержании, теоретических и
практических задачах молекулярной биологии как науки об особенностях строения и свойств
молекул, обеспечивающих существование биологической формы движения материи; ее
месте и роли в комплексе наук, составляющих современную физико-химическую биологию
(биофизика, биохимия, молекулярная биология, биоорганическая химия).
Задачами дисциплины являются :
1. прочное освоение теоретических знаний в области основных разделов
молекулярной биологии в соответствии с ГОС;
2. обеспечение навыков лабораторной работы с молекулярно-биологическими
объектами, объяснения и демонстрации полученных данных;
3. приобретение учащимися умений самостоятельного поиска информации в области
молекулярной биологии, ее анализа и использования в процессе преподавания общей
биологии и естествознания в школе.
Требования к уровню освоения дисциплины
Студенты в результате освоения дисциплины должны знать:
 особенности живых систем, уровни их организации;
 молекулярные механизмы сохранения, воспроизведения и реализации
генетической информации в клетке и в природе в целом;
 фундаментальные принципы регуляции основных молекулярно-генетических
процессов: репликации, транскрипции и трансляции;
 молекулярные основы наследственности, изменчивости и эволюции;
 взаимосвязь структуры и функций основных макромолекул (нуклеиновых кислот
и белков) и клеточных компонентов;
 межмолекулярные взаимодействия и их роль в функционировании живых систем;
 структуру геномов про- и эукариот, вирусов и фагов;
 тонкую структуру генов и методы ее изучения;
 принципы и стратегии генетической инженерии и возможности ее использования
в биотехнологии;
Стр. 5 из 21
Молекулярная биология
 основы мутагенеза, мутагенные эффекты природных и антропогенных факторов;
 молекулярные основы регуляции клеточного цикла, дифференцировки, развития,
 старения и программируемой клеточной смерти;
Студент в результате освоения дисциплины должен уметь и владеть навыками:
 самостоятельной работы с литературой, включая периодическую научную
литературу по молекулярной биологии, и навыками работы с электронными средствами
информации;
 навыками экспериментальной (лабораторной) работы, объяснения принципов и
демонстрации современных физико-химических методов исследования в биологии, обладать
умением использовать экспериментальные модели на молекулярном, клеточном и
субклеточном уровне.
Студенты биологии должны иметь представления о генетически детерминируемых
заболеваниях и молекулярных методах их диагностики и лечения; молекулярных механизмах
иммунитета и возможностях его целенаправленного усовершенствования; о применении
молекулярно-биологических методов для оценки и сохранения биоразнообразия.
Таблица 1 – Объем дисциплин и виды учебной работы
Вид учебной деятельности
Всего часов
Распределение по семестрам
в часах
семестр
7
8
Общая трудоемкость дисциплины
68
34
34
Аудиторные занятия
34
16
18
Лекции (Л)
26
16
10
Практические занятия (ПЗ), семинары
8
8
(СЗ)
Самостоятельная работа
34
14
20
Вид итогового контроля: зачет
+
+
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
Таблица 2 – Разделы дисциплин, виды и объем занятий
№
Наименование разделов программы
Объем в часах по видам
раздела
Всего
Л
ПЗ
СРС
програм
мы
1
Современные
теоретические
и
2
2
практические
задачи
молекулярной
биологии. Важнейшие достижения
2
Методы молекулярной биологии. Основы
9
3
6
генетической инженерии: рестрикционный
анализ, клонирование, гибридизация,
определение
нуклеотидных
последовательностей
ДНК
и
РНК,
химический синтез генов. Создание
искусственных генетических программ.
3
Структура геномов про – и эукариот.
22
10
2
10
Уникальные и повторяющиеся гены.
Гемеозисные гены. Неядерные геномы.
ДНК митохондрий и хлоропластов.
Сателлитная ДНК. ДНК – содержащие
Стр.6 из 22
Молекулярная биология
4
5
6
7
Всего:
вирусы и фаги. Банки нуклеотидных
последовательностей, программа «Геном
человека».
Геномная
дактилоскопия.
Генетически детерминирующие болезни.
Подвижные генетические элементы и
эволюция геномов. Структура хроматина.
Полиморфизм ДНК.
Репликация различных ДНК и ее
регуляция.
Тепломерные
последовательности ДНК. Повреждения и
репарация ДНК.
Структура транскриптонов и регуляция
транскрипции у про – и эукариот.
Процессинг РНК. Сплайсинг и его виды.
Рибозимы. Обратная транскрипция. РНКсодержащие
вирусы.
Молекулярные
основы канцерогенеза. Онкогены.
Связь структуры и функции белков.
Белковая
инженерия.
Внеклеточный
синтез белков.
Межмолекулярное взаимодействие и их
роль в функционировании живых систем.
Молекулярные
основы
эволюции,
дифференцировки развития и старения.
Молекулярные механизмы регуляции
клеточного
цикла.
Программируемая
клеточная гибель.
11
1
4
6
14
6
2
6
6
2
-
4
4
2
-
2
60
26
4
34
I. ВАЖНЕЙШИЕ ДОСТИЖЕНИЯ, СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ
История возникновения и развития молекулярной биологии.
Работы У. Астбюри и Дж. Кендрю по рентгеноструктурному анализу белков.
Идентификация ДНК как носителя генетической информации (Т. Звери).
Вирусы и фаги как первые объекты молекулярной биологии. Исследования процессов
самосборки и циклов развития вирусов и фагов; обнаружение явления генетической
рекомбинации (ДНК или РНК) у них (работы М. Дельбрюка, Г. Шрамма, И. Атабекова, Н.
Киселева, Б. Поглазова, Г. Френкель-Конрата, С. Гершензона и др.). Открытие В.А.
Энгельгардтом АТФазной активности миозина, возникновение механохимии.
Роль биохимии, цитологии и генетики в становлении молекулярной биологии как
новой составляющей современной биологии, занимающейся изучением жизни на
молекулярном уровне. Углубление представлений о роли молекулярной биологии в
познании живой природы, определения ее как науки, данные Е. Чаргаффом, У. Уивером, Дж.
Уотсоном.
Качественный скачок в развитии молекулярной биологии, связанный с раскрытием
основных путей хранения, передачи и реализации генетической информации в 50-70 г.г. XX
века. Работы М. Уилкинса, Р. Франклин и Д. Ходжкин по рентгеноструктурному анализу
ДНК; А. Тодда, В. Кона, Е. Чаргаффа, С. Лондона - по выяснению химического состава
нуклеиновых кислот; доказательство универсальности ДНК в животном и растительном
мире (А.Н. Белозерский).
Стр. 7 из 21
Молекулярная биология
Создание биспиральной модели молекулы ДНК (Дж. Уотсон и Ф. Крик) и открытие
принципа комплементарности - революционные события в современной биологии.
Расшифровка структуры ряда белков и выявление связи между их структурой и функцией (Л.
Полинг, М. Перутц, Дж. Кендрю, Ф. Сангер и др.).
Расшифровка структуры и функции тРНК (Р. Холли, А. Баев, А. Рич, А. Клуг).
Открытие РНК-полимеразы и становление основного постулата молекулярной генетики:
ДНК > РНК > белок; выявление основных этапов биосинтеза белков и принципов его
регуляции (Ф. Крик, Ф. Жакоб, Ж. Моно). Расшифровка генетического кода (М. Ниренберг,
С. Очоа); химический синтез гена (Х.-Г. Корана); изучение структурной организации
рибосомы (А. Спирин, М. Номура); выяснение основных механизмов синтеза нуклеиновых
кислот (А. Корнберг, С. Очоа); открытие обратной транскрипции (X. Темин, Д. Балтимор) и
его значение для прогресса молекулярной биологии; исследование первичной структуры
ДНК (Ф. Сангер и Р. Коулсон; А. Максам и У. Гильберт). Открытие нуклеосом (Р. Корнберг,
А. Клуг) и информосом (А. Спирин, Г. Георгиев).
Расцвет молекулярной биологии в 80-ые годы XX века: разработка принципа
получения рекомбинантных ДНК как основы генетической инженерии (П. Берг и сотр.);
выяснение механизма сплайсинга (В. Келлер и др.), открытие рибозимов и аутосплайсинга
(Т. Чек и сотр.); изучение мобильных генетических элементов (Д. Хогнесс, Г. Георгиев);
изучение молекулярной организации мембран (Ю. Овчинников); определение первичной
структуры белков по известной нуклеотидной последовательности соответствующих генов;
возникновение белковой инженерии и инженерной энзимологии.
Современные теоретические и практические задачи молекулярной биологии как
составляющей физико-химической биологии (расшифровка структуры генома, создание
банка генов, геномная дактилоскопия, изучение молекулярных основ эволюции, адаптации,
биоразнообразия, канцерогенеза и др.).
II. МЕТОДЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ. ОСНОВЫ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ
ИНЖЕНЕРИИ
Физические методы изучения структуры и свойств нуклеиновых кислот и белков:
рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, седиментационный анализ и др.
Химические методы: "метод хирургии молекул", методы определения первичной структуры
биополимеров, метод адресованных реагентов. Модификация биологических макромолекул
1п УМО и 1п УЙГО и изучение их функциональных свойств. Биологические и биохимические
методы: культуры клеток, гибридные клетки, бесклеточные системы, клеточные линии
гибридом,
получение
монокло-нальных
антител,
гель-фильтрация,
изоэлектрофокусирование, гельэлектрофорез и другие методы фракционирования
биополимеров.
ДНК. Генетическая инженерия как технология получения функционально активных
генетических структур. Рестрикция ДНК. Рестриктазы и их виды, свойства и особенности
воздействия на ДНК. Клонирование ДНК. Плазмиды, их свойства и функции. Векторы
молекулярного клонирования.
Гибридизация нуклеиновых кислот, ее возможности; ДНК-зонды, блоттинг, его виды.
Определение нуклеотидных последовательностей ДНК: метод Максама-Гилберта,
метод Сангера-Коульсона и их модификации.
Химико-ферментативный синтез генов. Синтез гена аланиновой тРНК и тирозиновой
супрессорной РНК Х.-Г. Кораной. Различные стратегии молекулярного клонирования.
Получение генов с использованием обратной транскриптазы. Достижения и перспективы
генетической инженерии. Получение пептидных гормонов: гормон роста человека,
соматотропный гормон, инсулин. Получение интерферонов. Цепная полимеразная реакция.
Трансгенные животные. Генная инженерия и лечение молекулярных болезней.
Стр.8 из 22
Молекулярная биология
ІІI. СТРУКТУРА ГЕНОМОВ ПРО- И ЭУКАРИОТ
Первичная структура ДНК фагов фХ174, М13, λ,, вирусов гепатита, SV-40,
аденовирусов и других ДНК- вирусов. Особенности структуры геномов ДНК-вирусов, их
эволюции и форм существования. Болезни, вызываемые ДНК-содержащими вирусами.
Структура геномов бактерий: Езсhеriса соli, Вассillиs sиbtilis . и др.
Вторичная и третичная структуры ДНК. Сверхспирализация ДНК. Топоизомеразы.
Банки нуклеотидных последовательностей. Картирование ДНК. Мозаичное строение
генов эукариот. Мультигенные семейства (глобиновые гены) и уникальные гены (гены
интерферонов и др.). Сателлитная ДНК. Использование гибридизации ДНК для
идентификации видов, дифференциации внутривидовых различий отдельных особей.
Геномная дактилоскопия. Программа "Геном человека". Успехи в изучении структуры
генома человека, животных и растений.
Молекулярные основы генетической рекомбинации и ее виды (общая и сайтспецифическая рекомбинация). Эволюция эукариотических геномов.
Особенности структуры ДНК митохондрий и хлоропластов. Молекулярные
взаимоотношения между ядрами, митохондриями и хлоропластами. Отличия в генетических
кодах ДНК митохондрий и хлоропластов. Плазмидная ДНК.
Мобильные генетические элементы. 13-элементы и транспозоны прокариот, их
структура и механизм перемещения. Мобильные диспергированные гены эукариот, их
разнообразие и классификация. Ретропозоны. Псевдогены. Механизмы и последствия
ретропозиции. Эволюция геномов и видообразование.
Гистоны и негистоновые белки хроматина. Строение нуклеосомы. Уровни
конденсации хроматина. Эухроматин и гетерохроматин. Модификация белков хроматина
(фосфорилирование, поли-АДФ-рибозилирование и др.) и их влияние на репликацию ДНК и
транскрипцию.
ІV. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК И ЕЕ РЕГУЛЯЦИЯ.
Основные принципы репликации ДНК. Особенности репликации кольцевых ДНК.
Однонаправленная и двунаправленная репликация. Репликоны. Репликативная вилка, ее
организация и функционирование. Белковые факторы репликации (белки- DпаА, DпаВ,
DпаС и др.). Роль РНК в регуляции репликации (РНК 1 и РНК 2). Точность и ошибки
репликации. Механизмы коррекции ошибок репликации и их биологическое значение.
Теломерные последовательности ДНК. Структура и механизм действия ДНК
теломераз. Регуляция активности ДНК-теломераз. Связь активности теломераз с числом
генерации клеток и продолжительностью жизни организма.
Виды повреждений ДНК и факторы окружающей среды их вызывающие.
Естественный, химический и радиационный мутагенез. Мутагены и раковое перерождение
клеток. Репарация ДНК и ее виды: прямая и эксцизионная репарация. SОS-системы.
Ферменты репарации. Репарация и метилирование ДНК.
V. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ РНК
Современные представления о структуре тРНК, рРНК и мРНК. Моноцистроновые и
полицистроновые мРНК. Информомеры и информосомы как формы существования мРНК в
ядре и цитоплазме клеток.
Транскрипция и механизмы ее регуляции. Структура и функции РНК-полимераз.
Транскриптоны и их строение. Инициация, элонгация и терминация транскрипции. Опероны
бактерий механизмы их репресии и дерепресии. Роль аттеньюаторов и рибосом в регуляции
транскрипции у прокариот. Регуляция транскрипции у бактериофага Я, и вопросы
"генетической памяти".
Особенности транскрипции у эукариот. Разнообразие белков-регуляторов
транскрипции у эукариот и их значение для функционирования промоторов, терминаторов,
энхансеров, адаптерных элементов и других контролирующих элементов эукариотических
Стр. 9 из 21
Молекулярная биология
геномов. Механизмы активации белков-регуляторов транскрипции. Значение гормонов в
регуляции транскрипции.
Процессинг первичных транскриптов. Процессинг тРНК и рРНК. Процессинг промРНК и созревание мРНК (сплайсинг, кэпирование, полиаденилирование). Механизмы
сплайсинга и его виды. Альтернативный сплайсинг и его значение для молекулярной
эволюции. Низкомолекулярные ядерные РНК и их участие в сплайсинге. Аутосплайсинг.
Природные и синтетические рибозимы (нуклеозимы, минизимы) и перспективы их
использования).
РНК-зависимая ДНК-полимераза (обратная транскриптаза) и ее значение для
существования и функционирования вирусных геномов. РНК-содержащие вирусы животных
и растений. Ретровирусы. Вирусы иммунодефицита человека, их структура и цикл развития,
подходы для борьбы с ними. Вирусы гриппа. Онкогеннные вирусы. Онкогены и
протоонкогены. Онкобелки. Современные теории вирусного канцерогенеза.
Концепция "Мир РНК". РНК как вероятный первичный биополимер; ее значение в
эволюции форм жизни. Способность РНК к репликации, обратной транскрипции.
Регуляторное значение РНК для репликации и транскрипции ДНК и биосинтеза белков.
Каталитические функции РНК и рибонуклеопротеинов. "Антисмысловые" РНК и
перспективы их использования.
Трансляция. Матричный механизм биосинтеза белков. Современные представления о
структуре рибосом. Прокариотические и эукариотические типы рибосом. Полирибосомы.
Этапы трансляции (инициация, элонгация, терминация), ее механизмы и регуляция у про- и
эукариот. Позитивная и негативная регуляция трансляции. Регуляция трансляции у
бактериофагов. Регуляция трансляции рибосомальных белков. Механизм воздействия
бактериальных токсинов на биосинтез белка
Бесклеточные системы трансляции и перспективы их использования для
внеклеточного синтеза белков. Репликазы фагов Qβ, RQ , МS-2 и их применение в системах
искусственного синтеза белка.
Возможности и закономерности пространственной организации (фолдинга)
полипептидных цепей белков. Белки-шапероны. Шаперонины, их структура и механизм
действия. Трансмембранный перенос белков. Контрансляционные и посттрансляционные
модификации белков.
VІ. СВЯЗЬ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ БЕЛКОВ. БЕЛКОВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
Разнообразие структур и функции белков. Примеры связи структуры и функции
белков у ферментов, иммуноглобулинов, белков, обеспечивающих двигательную функцию,
белков - рецепторов гормонов и др. Эволюция структуры белков (на примере глобинов,
цитохромов и регуляторных белков). Доменный принцип структурной организации и
эволюции белков. Прионизация белков и паталогические последствия этого явления. Роль
разных групп белков (изоферментов, металлотионеинов, белков теплового шока,
иммуноглобулинов и других) в развитии резистентности и адаптации к веществам,
загрязняющим экосистемы. Конструирование каталитически активных антител (абзимов) и
перспективы их применения. Понятие о белковой и ферментной инженерии.
VIІ. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ИХ РОЛЬ В
ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ
Белково-нуклеиновые взаимодействия в процессах репликации, транскрипции и
трансляции, при самосборке субклеточных структур, вирусов и фагов. Белок-белковые
взаимодействия и их значение для самосборки белков-мультимеров и надмолекулярных
белковых структур (метаболонов, протеасом и др.). Белково-липидные взаимодействия и
формирование биологических мембран. Межклеточная химическая сигнализация и ее типы,
рецепторы пептидных и стероидных гормонов, рецепторы нейротрансмиттеров.
Стр.10 из 22
Молекулярная биология
Молекулярные аспекты взаимодействия животных, растений и микроорганизмов в
экосистемах.
Белки - регуляторы клеточного цикла (циклины, белок р-53 и др.). Роль АТФзависимого протеолиза в регуляции клеточного цикла. Сбалансированность процессов
репликации ДНК и митоза. Апоптоз, его контроль и нарушения как причины канцерогенеза.
Дифференциальная активность генов в эмбриогенезе. Проблемы дифференцировки
клеток. Гомеозисные гены и эволюция животных. Метилирование ДНК в онтогенезе и
эволюции. Метилирование ДНК и старение. Проблемы молекулярной геронтологии.
МАТЕРИАЛЬНО - ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Мультимедийные презентации для лекций (таблицы, фильмы)
ОРГАНИЗАЦИЯ АУДИТОРНОЙ И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
СТУДЕНТОВ
ПЛАНЫ
ПРАКТИЧЕСКИХ
ЗАНЯТИЙ
И
МЕТОДИЧЕСКИЕ
РЕКОМЕНДАЦИИ К НИМ
Семинар № 1
Тема: Молекулярная биология ДНК
Вопросы для подготовки:
1.Первичная структура ДНК.
2.Бактериальные плазмиды.
3.IS – элемнты и транспозоны бактерий.
4.Геном эукариот: саттелитная ДНК, умеренно повторяющиеся последовательности
ДНК, уникальные последовательности ДНК.
5.Подвижные
генетические
элементы
генома
эукариот
(ретропозоны,
ретротранспозоны).
6.Вторичная структура ДНК. Полиморфизм молекул ДНК. Характеристика А,В,Z
форм ДНК и их биологическое значение.
7.Третичная структура ДНК.
8.Репликация и репарация ДНК:
А. Репликативная вилка, ее организация и функционирование;
Б. Репликация кольцевых форм ДНК;
В. репарационный синтез и его биологическое значение.
Семинар № 2
Тема: Молекулярная биология РНК
Вопросы для подготовки:
1.Рибонуклеиновые кислоты и их характеристика.
2.Транскрипция
3.Обратная транскрипция и ее биологическое значение.
4.Трансляция.
Семинар № 3
Тема: Строение РНК и транскрипция
Вопросы для подготовки:
1. Первичная, вторичная и третичная структура РНК.
a. Виды РНК и их характеристика.
2. Модель транскрипции РНК.
2.1 Процессинг и сплайсинг.
2.2 Синтез мРНК.
3. Регуляция транскрипции у про и эукариот.
Стр. 11 из 21
Молекулярная биология
Семинар № 4
Тема: Синтез белков
Вопросы для подготовки:
1. Генетический код.
2. Трансляция.
2.1 Инициация трансляции.
2.2 Элоганция трансляции.
2.3 Терминация трансляции.
2.4 Молекулярные шапероны и фолдинг.
Организация самостоятельной работы студентов
№ раздела
программы
1.
2.
3.
Стр.12 из 22
Содержание заданий
1. Какова роль биохимии, цитологии и генетики в становлении
молекулярной
биологии?
Перечислите
основные
теоретические и практические задачи современной
молекулярной биологии.
2. Что вы знаете об истории изучения структуры и функции
нуклеиновых кислот? Какова роль отечественных ученых в
изучении структуры нуклеиновых кислот и молекулярной
организации вирусов и фагов?
3. Почему работы Дж. Уотсона и Ф. Крика расцениваются как
революционные в современной биологии? В чем суть этих
работ?
4. Кем была открыта обратная транскрипция и как этот процесс
соотносится с основным постулатом (догмой) молекулярной
генетики?
5. Какова роль Л. Полинга, М. Ниренберга, С. Очоа, Х.-Г.
Кораны, Ф. Сангера, В. Энгельгардта, А. Спирина, Г. Георгиева,
П. Берга, А. Баева, Ю. Овчинникова в развитии молекулярной
биологии.
1. Перечислите основные физические методы, используемые в
молекулярной биологии. Какие параметры структуры
биополимеров и органелл клетки изучаются данными
методами?
2. Как используется в молекулярной биологии культура
клеток, гибридные клетки и бесклеточные системы?
3. Каким образом и с какой целью получают моноклональные
антитела?
4. Перечислите основные методы технологии получения
рекомбинантных ДНК. Кем были разработаны принципы
молекулярного клонирования?
5. Назовите основные ферменты, используемые в генетической
инженерии и укажите реакции, которые они катализируют.
6. Какие типы рестриктаз вам известны и как они используются
в генетической инженерии?
7. Что представляют собой плазмиды? Какие свойства плазмид
используются в генетической инженерии?
8. На чем основан метод гибридизации нуклеиновых кислот? Что
представляет собой ДНК-зонды?
9. Изобразите в виде схемы процесс получения генов с
использованием обратной транскриптазы.
10. Что представляет собой цепная полимеразная реакция и
каковы возможности ее практического использования?
11. Какие методы определения первичной структуры ДНК вам
известны? В чем состоит принцип этих методов? Как получают
библиотеки генов и кДНК?
1. Каковы в настоящее время успехи в области изучения геномов
Сроки
выполнения
В
течение
уч.
года,
после
изучения
раздела
программы
Вид
контроля
Контрольная
работа
В
течение
уч.
года,
после
изучения тем
и разделов
программы
Контрольная
работа
В
Контрольная
течение
Молекулярная биология
4.
5.
6.
7.
прокариот и эукариот?
2. Изобразите схему получения гормона роста методами
генетической инженерии.
3. В чем состоят основные отличия структуры геномов про- и
эукариот?
4. Какие виды подвижных генетических элементов вы знаете и
каковы характерные особенности их строения?
5.
Назовите
известные
вам
виды
регуляторных
последовательностей эукариотических геномов.
6. Какие виды генетической рекомбинации вы знаете?
7. Каковы современные представления о структуре хроматина?
8. Приведите схемы реакций фосфорилирования и АДФрибозилирования белков.
1. Какова роль РНК в регуляции репликации, транскрипции и
трансляции?
2. Перечислите известные виды повреждений структуры ДНК.
Какие факторы способны вызывать мутации в ДНК?
3. Приведите схему строения оперонов бактерий и объясните
функции их основных элементов.
Какова роль РНК в регуляции репликации, транскрипции и
трансляции?
4. Перечислите известные виды повреждений структуры ДНК.
Какие факторы способны вызывать мутации в ДНК?
5. Приведите схему строения оперонов бактерий и объясните
функции их основных элементов.
1. Перечислите основные этапы процессинга РНК у эукариот.
Что представляют собой аутосплайсинг и альтернативный
сплайсинг?
2. Представьте в виде схемы цикл развития ВИЧ. К какой
группе вирусов он относится. Каковы перспективы борьбы со
СПИДом?
3. Каковы особенности структуры онкогенных вирусов?
Приведите примеры онкогенов и онкобелков. Что вам известно о
механизмах ракового перерождения клеток?
1. Что представляет собой апоптоз и каково его биологическое
значение?
2. В чем суть основной стратегии иммунной защиты?
3. Что такое комплементация?
4. Как достигается разнообразие иммуноглобулинов?
5. Какова роль цитокинов в иммунной системе?
6. Что такое сигнальные молекулы?
7. Каким образом сигналы распознаются клетками-мишенями?
8. Что такое репликон?
9. За счет какого механизма укорачиваются хромосомы
эукариот при каждой последующей репликации?
1. Что такое полисома? Функционирует ли она в клетках
эукариот?
2. Каковы отличия инициации транскрипции у эукариот от
таковой у прокариот?
3. Какие механизмы обеспечивают точность трансляции?
4. Как синтезированные белки доставляются по назначению?
5. Как осуществляется транспорт белка через мембрану?
6. В процессе биосинтеза белка молекулы и-РНК
переносят наследственную информацию из:
1. цитоплазмы в ядро
2. одной клетки в другую
3. ядра к митохондрии
4. ядра к рибосомам
7. Антикодону УУГ на транспортной РНК соответствует
триплет на ДНК 1. ТТЦ
2. ТТГ
уч.
года,
после
изучения
раздела
программы
работа
В
течение
уч.
года,
после
изучения
раздела
программы
Контрольная
работа
В течение
уч. года,
после
изучения
раздела
программы
Контрольная
работа
В течение
уч. года,
после
изучения
раздела
программы
Контрольная
работа
В течение
уч. года,
после
изучения
раздела
программы
Тест
Стр. 13 из 21
Молекулярная биология
3. ААЦ
4. ААГ
8. Принцип комплементарности (дополнительности) лежит в
основе взаимодействия:
1. аминокислот и образования первичной структуры белка
2. нуклеотидов и образования двуцепочной молекулы ДНК
3. глюкозы и образования молекул полисахарида клетчатки
4. глицерина и жирных кислот и образования молекулы жира
9. Структурная единица, ответственная за синтез одной молекулы
белка, 1. ген
2. молекула ДНК
3. триплет
4. нуклеотид
10. Установите, в какой последовательности происходит процесс
редупликации ДНК.
1. раскручивание спирали молекулы
воздействие ферментов на молекулу
отделение одной цепи от другой на участке молекулы ДНК
присоединение к каждой цепи ДНК комплементарных
нуклеотидов
образование двух молекул ДНК из одной
11. Каковы особенности реакций биосинтеза белка в клетке ?
1. Реакции носят матричный характер: белок синтезируется на
иРНК.
2. Реакции происходят с освобождением энергии.
3. На химические реакции расходуется энергия молекул АТФ.
4. Реакции сопровождаются синтезом молекул АТФ.
5. Ускорение реакций осуществляется ферментами.
6. Синтез белка происходит на внутренней мембране
митохондрий.
12. Означает ли расшифровка генетического кода
завершение программы «Геном человека».
1 3 . Что с биохимической точки зрения является мутоном ?
А) один нуклеотид
Б) белок
В) триплет
Г) кариотип
Д) ген
Е) оперон
14.
В
цепи
участка
ДНК
АТGGТGТАССАТАGG
транкрибируется Т - РРК. Матрицей служит комплиментарная
цепь какова последовательность оснований в цепи Т -РНК.
15. В цепи рибонуклеозы поджелудочной железы один из
полипептидов имеет следующие аминокислоты: метионин аспарагиновая кислота - глицин - треонин -аспарагиновая
кислота - глутаминовая кислота – цистен. Определите
информационную РНК, управляющую синтезом указанного
полипептида.
16. При синдроме Фальконе (нарушение образования костной
ткани у больного с мочой выделяется аминокислоты, которым
соответствуют следующие триплеты информационной РНК:
АУА; ГУЦ, АУГ; УЦА; УУГ; УАУ; ГУУ; АУУ: Определите
выделение каких аминокислот с мочой характерно для синдрома
Фальконе.
17. В генах высших эукариот короткие сегменты
кодирующей ДНК _______ разделены длинными сегментами
некодирующей ДНК _________________________________________________________________ .
18. Фермент, который сшивает разрывы в ДНК во время синтеза
ДНК или ее репарации называется ____________________________ .
19. Дочерняя цепь ДНК, которая при репликации синтезируется
непрерывно________
Стр.14 из 22
Молекулярная биология
20. Каких участков в гене больше: интронов или экзонов?
21. Связь между нуклеозидами в ДНК и РНК называется______.
60. Сколько точек репликации имеет прокариотическая
ДНК___________, а эукариотическая _________.
22. Фермент, сшивающий фрагменты ДНК на
запаздывающей цепи называется__________.
23. Фермент
обеспечивает продвижение рибосом на и РНК.
24. Фермент, ответственный за синтез ДНК при репликации и
репарации.
25. Фермент_______катализирует синтез РНК копии на цепи
ДНК в ходе процесса, называемого __________ .
26. Каждая молекула ДНК упакована в _________________, ________________ генетическая информация составля
27. Генетический код называется _________ т.к. большинство
аминокислот кодирует более чем один кодон.
28. Добавление к 5' концу первичного транскрипта
метилированного нуклеотида G называется ___
29.
После
удаления
интронов,
кодирующие
последовательности соединяются и процесс называется____ .
30. Сколько раз на 1 клеточный цикл реплицируется ДНК?
31. Большая часть спонтанных изменений в ДНК
ликвидируется за счет процесса, называемого_______ иногда
механизм исправления не срабатывает, изменение сохраняется:
оно называется__________
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ:
1. Андрианов А. М.. Конформационный анализ белков: теория и приложения
[Электронный ресурс] / Минск:Белорусская наука,2013. -518с. - URL: http://biblioclub.ru
2.
Применение современных молекулярно-биологических методов для поиска и
клонирования полноразмерных нуклеотидных последовательностей кДНК: учебное пособие
[Электронный ресурс] / М.:МИФИ,2011. -88с. - URL: http://biblioclub.ru
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:
Коничев, А. С..Молекулярная биология: учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. 032400
"Биология"/ А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова. - М: Академия, 2005. - 400 с. (1)
2. Жимулев И. Ф.. Общая и молекулярная генетика: учебное пособие [Электронный
ресурс] / Новосибирск:Сибирское университетское издательство, 2007. - 480с. - URL:
http://biblioclub.ru
1.
ЭЛЕКТРОННЫЕ БИБЛИОТЕЧНЫЕ СИСТЕМЫ:
1. Электронно-библиотечная система elibrary http://elibrary.ru
2. Универсальная справочно-информационная полнотекстовая база данных “East View”
ООО «ИВИС» http://www.eastview.com
3. Электронный справочник «Информио» http://www.informio.ru
4. Автоматизированная библиотечная информационная система МАРК-SOL 1.10 (MARC
21).
5. Электронно-библиотечная
система
"Университетская
библиотека
онлайн"
http://www.biblioclub
Методические рекомендации преподавателю
Курс молекулярной биологии дает студентам представление о строении, физических,
химических свойствах и биологической роли макромолекул ДНК и РНК, характеризующих
Стр. 15 из 21
Молекулярная биология
тонкие механизмы молекулярно-биологических процессов и закономерностей их регуляции.
В курсе раскрываются основные механизмы саморегуляции клеток, молекулярные
механизмы регуляции процессов воспроизводства генетической информации. Курс
базируется на знаниях, полученных при изучении в школе и вузе химии, физики, математики
биологии. В процессе изучения молекулярной биологии студент получает знания о
перспективах развития молекулярной биологии и ее месте в системе биологических наук.
Аудиторные занятия включают в себя: лекции, практические занятия, зачет, Лекции
носят информационно-проблемный характер. Практические занятия прводятся в виде
семинаров. В течение семестра студенты выполняют тесты по разделам курса. Итоговый
контроль осуществляется в форме зачета.
Методические рекомендации студенту
Практические занятия проводятся в форме семинаров, на которых студенты
закрепляют полученные на лекциях теоретические знания. По каждому разделу студенты
выполняют тестовые задания.
Материалы входного, текущего и итогового контроля
Входной контроль:
Проводится в форме устного опроса по следующим вопросам:
1.Что такое ДНК и РНК?
2.Какую роль играют нуклеиновые кислоты в реализации наследственной информации.
3.Каков механизм биосинтеза белка?
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ (итоговый контроль)
Принцип комплементарности и его использование в гибридизации нуклеиновых
кислот.
2.
Получение гормона роста и инсулина методами генетической инженерии.
3.
Виды мутаций ДНК и их причины.
4.
Векторы молекулярного клонирования, их разнообразие и использование в
генетической инженерии.
5.
Структура и цикл развития вируса иммунодефицита человека.
6.
Особенности репликации кольцевых ДНК. Роль РНК в инициации репликации
ДНК.
7.
Сайт-специфическая рекомбинация.
8.
Роль РНК в формировании структуры и регуляции работы рибосом.
9.
Апоптоз и теория канцерогенеза.
10. Принцип метода определения нуклеотидных последовательностей по МаксамуГилберту.
11. Матричный механизм биосинтеза белков. Современные представления о
структуре рибосом.
12. Химический синтез гена. Работы Х.-Г. Корана.
13. Мобильные диспергированные гены эукариот.
14. Получение пептидных гормонов (соматостатин, гормон роста) и интерферонов
методами генетической инженерии.
15. Онкогены, онкобелки и возможные механизмы их действия.
16. Роль РНК и белков в регуляции транскрипции.
17. Блоттниг, его виды и применение.
18. Цепная полимеразная реакция.
19. Регуляция транскрипции у эукариот, роль гормонов и регуляторных белков в этом
процессе.
20. Значение метилирования для репарации ДНК и функциональной активности
генов.
21. Схема получения рекомбинантных ДНК и их клонирования в клетках бактерий.
1.
Стр.16 из 22
Молекулярная биология
Механизмы репликации ДНК, роль ферментов и РНК в этом процессе.
Синтез генов с использованием обратной транскриптазы.
Аутосплайсинг. Рибозимы и нуклеозимы, перспективы их применения.
Механизмы репарации ДНК. Прямая и эксцизионная репарация.
Молекулярные механизмы митоза. Роль протеолиза в регуляции митоза.
Подвижные генетические элементы прокариот.
Молекулярные механизмы генетической рекомбинации.
РНК-содержащие вирусы. Структура генома ВИЧ и онкогенных вирусов.
Рестриктазы и их использование в генетической инженерии.
Плазмиды, их свойства и использование в генетической инженерии.
Регуляция транскрипции у прокариот.
Ферменты и белковые факторы, участвующие в репликации ДНК.
Репликационная вилка.
34. Строение, функции и механизм действия ДНК-теломераз.
35. Принцип метода определения нуклеотидных последовательностей ДНК по
Сэнгеру (метод «терминирующих аналогов»)
36. Малые ядерные РНК и их участие в сплайсинге.
37. ДНК-зонды и их применение.
38. Репликация фага Qβ и ее использование для внеклеточного синтеза белков.
39. Активные формы кислорода, их возникновение и воздействие на структуру ДНК.
40. ДНК-содержащие вирусы и фаги. Особенности структуры геномов фагов фХ 174
и λ,. Вирусы гепатита.
41. Антисмысловые РНК и олигодезоксирибонуклеотиды: перспективы их
использования в медицине.
42. Регуляция транскрипции у фага λ. Структура и функции λ ,-репрессора и Сгобелка.
43. Структура и функции белков-шаперонов.
44. Виды сплайсинга. Альтернативный сплайсинг и его значение для эволюции.
45. Наследственные заболевания и их диагностика. Генотерапия.
46. Особенности структуры ДНК митохондрий.
47. Сателлитная ДНК.
48. Роль белков в регуляции транскрипции у про- и эукариот.
49. Структура геномов эукариот. Уникальные и повторяющиеся гены. Гомеозисные
гены.
50. Структура хроматина и ее связь с функциональной активностью генома.
51. Регуляторные элементы генома эукариот.
52. Каталитически активные антитела (рибозимы). Перспективы их применения.
53. Ферменты, используемые в генетической инженерии.
54. Молекулярные шапероны и фолдинг белков.
55. Регуляторные белки хроматина.
56. Сверхспирализация ДНК и топоизомеразы.
57. ДНК-связывающие домены, их типы.
58. Энхансеры и регуляция транскрипции.
59. Картирование геномов (физическая и генетическая карта), полиморфизм длин
рестрикционных фрагментов).
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
Стр. 17 из 21
Молекулярная биология
Терминологический минимум
Аденин — химическая группа, входящая в состав ДНК и РНК. Одно из четырех
оснований нуклеиновых кислот. Сокращенное обозначение — А.
Апоптоз — запрограммированная гибель клетки..
АТФ — сокращенное название аденозинтрифосфорной кислоты. Является
универсальным аккумулятором энергии в клетке. Энергия запасается в трифосфатном
«хвосте» молекулы. «Разрядка» происходит в результате отщепления одной фосфатной
группы. «Зарядка» производится в митохондрии.
Вектор — термин генной инженерии. Так называют молекулу ДНК-переносчик
(плазмидную, вирусную и т. д.), в составе которой клонируют нужный ген.
Вырожденность кода — одно из свойств генетического кода, заключающееся в том,
что одной и той же аминокислоте может отвечать несколько кодонов.
Гель — полимерная сетка, пропитанная растворителем. Подобно твердому телу, гель
сохраняет форму. Примеры: студни, желе. Электрофорез в гелях широко используется при
определении последовательности ДНК, в генной инженерии и при исследованиях кольцевых
ДНК.
Ген — основное понятие классической генетики, в которой под этим термином
долгое время понималась неделимая частица наследственности. В 1950-х и 1960-х гг. под
термином ген понимали непрерывный участок ДНК, на котором в виде последовательности
нуклеотидов записана информация об аминокислотной последовательности одного белка. В
настоящее время, после открытий, о которых рассказано в гл. 6 и 7, понятие гена перестало
быть столь однозначным. Этим термином по-прежнему называют участок ДНК. Но в одних
случаях имеется в виду непрерывный участок, лишь часть которого отвечает белковой цепи,
а в других — совокупность участков, отвечающих целой белковой молекуле. А может быть и
так, что один и тот же участок ДНК принадлежит сразу двум и даже трем генам.
Генная инженерия — прикладная ветвь молекулярной биологии, занимающаяся
направленным изменением наследственности путем разрезания и сшивания молекул ДНК с
последующим встраиванием их в живую клетку.
Геном — вся генетическая информация организма.
Генотип — понятие классической генетики, означающее всю совокупность генов
данного организма. Теперь чаще используется термин геном, имеющий тот же смысл.
Гибридная ДНК — искусственная молекула, составленная методами генной
инженерии из участков разных природных ДНК. Тот же смысл имеют термины
рекомбинатная и химерная ДНК.
Гираза — фермент (точнее белковая машина), делающий ДНК отрицательно
сверхспирализованной. Использует энергию АТФ. Принадлежит к классу топоизомераз П.
Гистоны — белки, входящие в состав хромосом. Образуют белковую сердцевину —
фермент, катализирующий синтез ДНК по матрице ДНК. Для начала работы ДНКполимеразы обязательно требуется праймер ДНКовой или РНКовой природы.
Злокачественный — раковый. Злокачественным перерождением ткани называют
процесс возникновения раковой опухоли.
Изолейцин — одна из 20 канонических аминокислот.
Иммунитет — невосприимчивость к данной заразной болезни того, кто ее перенес в
прошлом. Изучение явления иммунитета привело к открытию иммунной системы, служащей
для удаления из организма проникших в него чужеродных веществ, в первую очередь
белков, вирусов и бактерий. Такой иммунитет часто называют приобретенным иммунитетом.
В последнее время накапливается все больше сведений о врожденном иммунитете, который
не требует предыдущего контакта с возбудителем болезни.
Иммуноглобулин — белок, вырабатываемый иммунной системой в ответ на
проникновение в организм чужеродного вещества. Иммуноглобулины часто называют
антителами.
Стр.18 из 22
Молекулярная биология
Инсулин — белок, вырабатываемый поджелудочной железой. Является гормоном,
регулирующим содержание сахара в крови.
Интерферон — белок, вырабатываемый в организме в ответ на вирусную инфекцию.
Не является иммуноглобулином и не имеет отношения к иммунной системе. Эффективен
против самых разных вирусов и поэтому принадлежит к числу наиболее многообещающих
антивирусных препаратов. Производство интерферона в больших количествах стало
возможно только благодаря генной инженерии.
Интрон — участок ДНК, разделяющий экзоны.
Канцероген — агент, вызывающий рак.
Катенан — зацепление двух или более колец.
кРНК — короткие интерферирующие РНК. Двухцепочечные молекулы РНК, в
которых каждая цепь состоит из 21 нуклеотида. Определяют специфичность системы РНК.
Клонирование — получение большого числа клеток из одной-единственной клетки.
Теперь используется также в отношении молекул ДНК. В последнее время этот термин
используется также для обозначения технологии, состоящей в пересадке ядра соматической
клетки в яйцеклетку с цель получения «двойников» или клонов.
Код (генетический) — словарь для перевода ДНКовых и РНКовых текстов на
белковый (аминокислотный) язык.
Кодон — термин, связанный с генетическим кодом. Означает тройку нуклеотидов,
отвечающую одному аминокислотному остатку. Существует несколько бессмысленных
(незначащих) кодонов, не отвечающих никакой аминокислоте. Они играют роль стопсигналов при синтезе белка по мРНК на рибосоме. Их называют терминирующими
кодонами. Инициирующие ко-доны служат сигналами начала синтеза белка.
Комплементарность — свойство двойной спирали ДНК, согласно которому против
А всегда стоит Т и наоборот, а против Г — всегда Ц и наоборот.
Крестообразная структура — структура ДНК, которая может образовываться в
последовательностях-перевертышах.
Лигаза — фермент, катализирующий восстановление целостности разорванной
молекулы ДНК.
Матрица — полимерная молекула, последовательность которой используется для
задания последовательности другой полимерной молекулы. ДНК служит матрицей для
синтеза ДНК при репликации и РНК при транскрипции. РНК служит матрицей для синтеза
белка при трансляции и ДНК при обратной транскрипции.
Метастаз — вторичный очаг злокачественного перерождения. Признак далеко
зашедшего заболевания раком. Способность давать метастазы — одна из наиболее
неприятных особенностей ракового заболевания.
Метилаза — фермент, осуществляющий метилирование.
Метилирование — присоединение метильной группы СН3.
Метионин — одна из 20 канонических аминокислот.
Мономер — повторяющийся элемент полимерной цепи. Например, в полиэтилене это
группа СН2, в белке — аминокислотный остаток, в ДНК — нуклеотид. Правильнее говорить
не мономер, а мономерное звено, так как мономером химики часто называют исходный
продукт для синтеза полимера (этилен, аминокислота и т. д.).
Нанометр (нм) — единица измерения длины (миллиардная доля метра, 1 нм = 10"9
м).
Нуклеаза — фермент, расщепляющий ДНК или РНК. Нуклеиновые кислоты — ДНК
и РНК.
Нуклеосома — основной структурный элемент хромосомы. Представляет собой
белковую (гистоновую) сердцевину, на которую намотана ДНК длиной в 140 пар оснований,
делающая около двух оборотов.
Нуклеотид — мономерное звено ДНК и РНК.
Олигомер — нечто промежуточное между мономером и полимером.
Стр. 19 из 21
Молекулярная биология
Олигонуклеотид — одиночная цепь ДНК или РНК, содержащая от нескольких
единиц до нескольких десятков мономерных звеньев.
Онкоген — ген, вызывающий рак.
Онкогенный вирус — вирус, вызывающий рак.
Основание (нуклеиновое или азотистое) — класс химических соединений, к
которому принадлежит аденин, гуанин, тимин, цитозин и урацил.
Пиримидин — класс химических соединений, к которому принадлежит тимин,
урацил и цитозин.
Плазмида — кольцевая молекула ДНК, размножающаяся вместе с бактерией и
способная переходить из клетки в клетку.
Полимер — химическое соединение, представляющее собой цепочку повторяющихся
группировок. Простейшим полимером является полиэтилен СН2 - СН2 - СН2 из которого
делают пакеты, сумочки и многое другое. Гомополимеры состоят из совершенно одинаковых
мономерных звеньев. Биологические полимеры являются гетерополимерами, так как в
каждом из них звенья хотя и принадлежат к одному классу (аминокислоты в белке и
нуклеотиды в нуклеиновых кислотах), но отличаются по своему строению. Белок состоит из
мономеров 20 типов, нуклеиновая кислота — четырех типов.
Праймаза — специальная РНК-полимераза, синтезирующая РНКовые праймеры при
репликации ДНК в клетке.
Праймер — короткий кусочек однонитевой ДНК или РНК, служащий затравкой при
работе ДНК-полимераз и ревертаз.
Пурин — класс химических соединений, к которому принадлежит аденин и гуанин.
Ревертаза — фермент, ведущий синтез ДНК по матрице РНК. Этот процесс
называется обратной транскрипцией.
Рекомбинатная ДНК — искусственная молекула, составленная методами генной
инженерии из участков разных природных ДНК. Тот же смысл имеют термины гибридная и
химерная ДНК.
Рентгеновские лучи — коротковолновое электромагнитное излучение с длиной
волны порядка 10"10 м.
Рентгенограмма — изображение на фотопластинке в результате ее засвечивания
рентгеновскими лучами, рассеянными кристаллом.
Рентгеноструктурный анализ — метод определения внутренней структуры
кристаллических веществ путем специальной обработки, получающихся от них
рентгенограмм. Является наиболее прямым и наиболее мощным методом определения
строения вещества. Наши знания о строении молекул любой сложности, в том числе
основных биологических молекул, белков и нуклеиновых кислот, являются прямым
результатом использования этого метода.
Репарация — залечивание повреждений в ДНК.
Репликация — удвоение генетического материала. Синтез ДНК на ДНК.
Репрессор — белок, очень прочно связывающийся с определенным участком ДНК,
расположенным между промотором и самим геном. Связавшись с ДНК, репрессор
препятствует продвижению РНК-полимеразы от промотора к гену и тем самым блокирует
синтез мРНК. Служит для регуляции транскрипции.
Рестриктаза — фермент, разрезающий двойную спираль в местах с определенной
последовательностью нуклеотидов. Главный инструмент генной инженерии.
Рестриционный фрагмент — кусок ДНК, вырезанный из молекулы при помощи
рестриктаз.
Ретровирусы — вирусы животных, у которых генетическим материалом является
одноцепочечная РНК. К ретровирусам принадлежит ВИЧ и многие онкогенные вирусы.
Рибозим — молекула РНК, обладающая способностью работать как фермент.
Рибонуклеиновая кислота — полное название молекулы РНК.
Стр.20 из 22
Молекулярная биология
РНК — рибонуклеиновая кислота. Биологический полимер, очень близкий к ДНК по
своему химическому строению. Способен образовывать двойную спираль, но в природе, как
правило, существует в виде одиночной цепи. У некоторых вирусов является носителем
генетической информации, то есть подменяет ДНК. В клетке генетической роли не играет.
Играет важную роль при передаче информации от ДНК к белку. По выполняемым функциям
различают три главных типа РНК: информационная или матричная (мРНК), рибосомальная
(рРНК) и транспортная (тРНК).
РНКи, РНК-инерференция — особая внутриклеточная система эукариот, состоящая
из ферментов и коротких РНК (киРНК), способная к специфическому «глушению»
экспрессии отдельных генов. У растений система РНКи играет роль иммунной системы,
защищающей растения от вирусов.
РНК-полимераза — фермент, катализирующий синтез мРНК по матрице ДНК.
Осуществляет процесс транскрипции.
Секвенирование — определение последовательности нуклео-тидов в ДНК.
Селективные условия — условия, в которых могут размножаться не все бактерии, а
только те, которые обладают какими-то особыми свойствами, например, среда, в которую
добавлен антибиотик. На такой среде могут размножаться только те бактерии, которые несут
ген устойчивости к данному антибиотику.
СПИД — синдром приобретенного иммунного дефицита. Очень серьезное
заболевание, вызываемое РНК-содержащим вирусом (ВИЧ). ВИЧ поражает Т-лимфоциты, в
результате чего больной теряет способность к иммунному ответу.
Спираль — в отношении ДНК так принято называть винтовую линию.
Сплайсинг — процесс созревания мРНК у эукариот, в результате которого
выбрасываются интроны, а экзоны соединяются в одну цепь РНК.
Теломераза — фермент, удлиняющий теломерные концы хромосомной ДНК.
Теломеры — концевые учатки хромосомной ДНК, представляющие собой длинные
регулярные
повторы.
У
позвночных
по-вторяйщимся
элементом
является
последовательность ТТАГГГ.
Тимин — химическая группировка, входящая в состав ДНК. Сокращенное
обозначение — Т.
Топоизомеразы — класс ферментов, меняющих топологию кольцевой замкнутой
ДНК.
Топоизомеры — молекулы ДНК, идентичные в химическом отношении, но
отличающиеся топологией (типом узла или порядком зацепления).
Транскрипция — синтез РНК на матрице ДНК. Обратная транскрипция — синтез
ДНК на матрице РНК.
Трансляция — синтез белка по матрице мРНК на рибосоме.
Трансформация — изменение наследственности клеткой вследствие проникновения
в нее чужеродного генетического материала.
Триплекс — тройная спираль ДНК.
Тройная спираль — структура, состоящая из трех цепей ДНК.
Ультрафиолетовые лучи — не видимое глазом излучение электромагнитной
природы с длиной волны меньшей 400 нм.
Урацил — химическая группировка, входящая в состав РНК. Одно из четырех
оснований РНК. Сокращенное обозначение — У.
Фосфат — химическая группа, входящая в состав нуклеотида.
Фотодимер (тимина) — особое химическое соединение, образующееся после того,
как один из двух тиминов, стоящих рядом вдоль цепи в ДНК, поглотил фотон.
Химерная ДНК — искусственная молекула, составленная методами генной
инженерии из участков разных природных ДНК. Тот же смысл имеют термины гибридная и
рекомбинат-ная ДНК.
Стр. 21 из 21
Молекулярная биология
Хромосома — находящийся в клеточном ядре сложно организованный комплекс
ДНК с белками, в котором хранится генетическая информация.
Цитозин — химическая группа, входящая в состав ДНК и РНК. Сокращенное
обозначение — Ц.
Шаперон — крупный белок, помогающий полиаминокислотным цепям
синтезированным на рибосоме свернуться в правильную пространственную структуру, то
есть превратиться в функционирующий белок.
Штамм — совокупность бактериальных клеток, полученных из одной клетки. В том
же смысле используется термин клон.
Экзон — участок ДНК, на котором записана информация о части аминокислотной
последовательности белка.
Экзонуклеаза — нуклеаза, расщепляющая нуклеиновую кислоту с концов, нуклеотид
за нуклеотидом.
Электрофорез — движение молекул в электрическом поле.
Эндонуклеаза — нуклеаза, расщепляющая нуклеиновую кислоту в произвольном
месте цепи, а не только с конца, как экзонуклеаза.
Энзимология — наука о ферментах (энзимах).
Энтропия — физическое понятие, количественно характеризующее степень
разупорядочения системы.
Стр.22 из 22