ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

матричные биосинтезы

•Download as PPTX, PDF•
•
Сергей Ершиков
Сергей Ершиков

Слайды к лекции для студентов 2 курса

1 of 36
Downloaded 17 times
Слайды к лекции 24.09.2013 Доцент Ершиков Сергей Михайлович
Нуклеиновые кислоты  Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды) – биополимеры, состоящие из мономеров – нуклеотидов, соединённых в цепь.  Два типа нуклеиновых кислот: РНК и ДНК  Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, углевода (пентозы) и остатка фосфорной кислоты. 2
Нуклеотидный состав ДНК и РНК  В состав нуклеотидов ДНК входят азотистые основания тимин, аденин, гуанин, цитозин, углевод дезоксирибоза и остатки фосфорной кислоты.  В состав нуклеотидов РНК входят азотистые основания урацил, аденин, гуанин, цитозин, углевод рибоза и остатки фосфорной кислоты. 3
Схема строения нуклеиновых кислот 4
Матричные биосинтезы: определение  Матричный биосинтез – процесс сборки новых макромолекул из мономеров, последовательность которых запрограммирована с помощью нуклеиновых кислот.  Матрицы - молекулы, которые содержат информацию о структуре других макромолекул. 5
Главные матричные биосинтезы  Репликация ДНК происходит в клеточном ядре, предшествует делению клеток, в результате чего дочерние клетки получают полный набор генов;  Транскрипция также осуществляется в ядре, в результате образуются матричные, транспортные и рибосомальные РНК, участвующие в синтезе белка в клетке;  Трансляция происходит на рибосомах и приводит к образованию специфических клеточных белков. 6
Главный постулат (центральная догма) молекулярной биологии  Описывает направление переноса информации от генотипа к фенотипу 7
Общие закономерности матричных биосинтезов  Активация предшественников  Три основных этапа: инициация, элонгация, терминация  Наличие на матрице элементов, указывающих на место начала и окончания синтеза  Модификация синтезированной молекулы 8
Репликация ДНК Основные принципы:  комплементарность  антипараллельность  униполярность  потребность в затравке  прерывистость  полуконсервативность 9 Репликация («удвоение») – процесс самоудвоения ДНК, или биосинтез дочерней молекулы, полностью идентичной исходной молекуле (матрице)
Репликация ДНК: необходимые условия (1) 1. Матрица – обе цепи молекулы ДНК 10 2. Расплетающие белки (хеликазы) Образуется репликативная вилка; ДНК-связывающие белки препятствуют воссоединению цепей
Репликация ДНК: необходимые условия (2) 3. Праймаза (РНК-полимераза) - фермент, синтезирующий затравочную РНК 11 4. Субстраты и источники энергии – дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (дАТФ, дГТФ, дТТФ, дЦТФ).
Репликация ДНК: необходимые условия (3) 5. ДНК-полимераза образует 3’,5’- фосфодиэфирные связи за счёт энергии макроэргических связей. 12 На одной ветви репликативной вилки синтезируется непрерывная цепь, на другой – фрагменты Оказаки
Репликация ДНК: необходимые условия (4) 6. ДНК-лигаза соединяет фрагменты Оказаки в непрерывную цепь. 13 В результате образуются две идентичные молекулы ДНК
Репарация ДНК  Процесс, позволяющий живым организмам восстанавливать повреждения, возникающие в ДНК.  Процесс репарации включает несколько этапов:  выявление нарушения комплементарности цепей ДНК;  удаление некомплементарного нуклеотида или основания;  восстановление целостности цепи по принципу комплементарности. 14
Повреждения ДНК  Спонтанные:  ошибки репликации;  депуринизация;  дезаминирование азотистых оснований;  Индуцируемые:  образование димеров пиримидинов;  алкилирование, окисление, восстановление оснований под действием химических мутагенов. 15
Ферменты репарации ДНК  ДНК-гликозилаза;  Эндонуклеаза;  Экзонуклеаза;  ДНК-полимераза β;  ДНК-лигаза;  ДНК-инсертаза 16
Транскрипция Основные принципы:  комплементарность  антипараллельность  униполярность  беззатравочность  асимметричность 17 Транскрипция («переписывание») – биосинтез РНК на матрице ДНК.
Транскрипция: необходимые условия (1) 1. Матрица – участок одной из цепей ДНК – оперон или транскриптон 18 Транскриптон содержит: • информативные участки – экзоны; • неинформативные участки - интроны
Транскрипция: необходимые условия (2) 2. ДНК-зависимая РНК-полимераза – главный фермент, участвующий в транскрипции 19 3. Субстраты и источники энергии – рибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ)
Процессинг мРНК Процессинг мРНК – посттранскрипционное созревание первичного транскрипта 20 Образующаяся мРНК поступает из ядра в цитоплазму
Трансляция Трансляция («перевод») – преобразование генетической информации, содержащейся в последовательности нуклеотидов мРНК, в линейную последовательность аминокислот полипептидной цепи. Осуществляется посредством генетического кода. 21
Генетический код  Последовательность нуклеотидов мРНК , соответствующая определённым аминокислотам в полипептидной цепи. 22
Генетический код: свойства  триплетный;  неперекрывающийся;  непрерывный;  вырожденный;  универсальный 23
Адапторная функция тРНК  Молекула мРНК содержит участок, способный взаимодействовать с кодонами мРНК – антикодон, и участок, взаимодейству ющий с соответствующими аминокислотами – 3’- конец (акцепторный стебель) 24
Активация аминокислот  подготовительный этап биосинтеза белка;  происходит в цитоплазме клетки;  включает связывание аминокислот со специфическими тРНК с участием аминоацил-тРНК- синтетаз (АРС-аз). 25
Трансляция  Рибосома – место синтеза белка  состоит из малой (40S) и большой (60S) субчастиц  содержит пептидильный (П) и аминоацильный (А) участки. 26
Трансляция: стадия инициации 27
Трансляция: стадия элонгации  удлинение полипептидной цепи на 1 аминокислотный остаток – происходит в три шага.  1 шаг: присоединение к инициирующему комплексу аминоацил- тРНК, соответствующей кодону, находящемуся в аминоацильном участке рибосомы. Условия:  белковые факторы элонгации,  источник энергии – 1 молекула ГТФ 28
Трансляция: стадия элонгации  2 шаг : транспептидация – образование пептидной связи между остатками аминокислот. Условия:  рибосомальный фермент пептидилтрансфераза. 29
Трансляция: стадия элонгации  3 шаг : транслокация – перемещение рибосомы относительно мРНК на 1 триплет. Условия:  белковые факторы элонгации;  источник энергии – 1 молекула ГТФ. 30
Трансляция: стадия терминации  Окончание синтеза полипептидной цепи. Условия:  появление в А-участке рибосомы одного из стоп- кодонов мРНК – УАА, УГА или УАГ;  белковые факторы терминации. 31
Формирование пространственной структуры  Фолдинг – сворачивание полипептидной цепи в правильную трёхмерную структуру. 32 Шаперон • фолдинг протекает при участии специальной группы белков, которые называются шаперонами
Посттрансляционные модификации  частичный протеолиз;  присоединение простетической группы;  модификации аминокислотных остатков:  гидроксилирование пролина в гидроксипролин в коллагене;  метилирование аргинина в гистоне;  йодирование тирозина в тироглобулине. 33
Регуляция синтеза белка  Оперон – совокупность генов, способных включаться и выключаться в зависимости от метаболических потребностей клетки.  Состав оперона:  структурные гены;  ген-оператор;  ген-регулятор  Основные механизмы регуляции:  индукция;  репрессия. 34
Индукция синтеза белка (на примере лактозного оперона) 35 Индуктор – исходный субстрат метаболического пути.
Репрессия синтеза белка (на примере гистидинового оперона) 36 Корепрессор – конечный продукт метаболического пути.

More Related Content

матричные биосинтезы

  • 1. Слайды к лекции 24.09.2013 Доцент Ершиков Сергей Михайлович
  • 2. Нуклеиновые кислоты  Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды) – биополимеры, состоящие из мономеров – нуклеотидов, соединённых в цепь.  Два типа нуклеиновых кислот: РНК и ДНК  Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, углевода (пентозы) и остатка фосфорной кислоты. 2
  • 3. Нуклеотидный состав ДНК и РНК  В состав нуклеотидов ДНК входят азотистые основания тимин, аденин, гуанин, цитозин, углевод дезоксирибоза и остатки фосфорной кислоты.  В состав нуклеотидов РНК входят азотистые основания урацил, аденин, гуанин, цитозин, углевод рибоза и остатки фосфорной кислоты. 3
  • 5. Матричные биосинтезы: определение  Матричный биосинтез – процесс сборки новых макромолекул из мономеров, последовательность которых запрограммирована с помощью нуклеиновых кислот.  Матрицы - молекулы, которые содержат информацию о структуре других макромолекул. 5
  • 6. Главные матричные биосинтезы  Репликация ДНК происходит в клеточном ядре, предшествует делению клеток, в результате чего дочерние клетки получают полный набор генов;  Транскрипция также осуществляется в ядре, в результате образуются матричные, транспортные и рибосомальные РНК, участвующие в синтезе белка в клетке;  Трансляция происходит на рибосомах и приводит к образованию специфических клеточных белков. 6
  • 7. Главный постулат (центральная догма) молекулярной биологии  Описывает направление переноса информации от генотипа к фенотипу 7
  • 8. Общие закономерности матричных биосинтезов  Активация предшественников  Три основных этапа: инициация, элонгация, терминация  Наличие на матрице элементов, указывающих на место начала и окончания синтеза  Модификация синтезированной молекулы 8
  • 9. Репликация ДНК Основные принципы:  комплементарность  антипараллельность  униполярность  потребность в затравке  прерывистость  полуконсервативность 9 Репликация («удвоение») – процесс самоудвоения ДНК, или биосинтез дочерней молекулы, полностью идентичной исходной молекуле (матрице)
  • 10. Репликация ДНК: необходимые условия (1) 1. Матрица – обе цепи молекулы ДНК 10 2. Расплетающие белки (хеликазы) Образуется репликативная вилка; ДНК-связывающие белки препятствуют воссоединению цепей
  • 11. Репликация ДНК: необходимые условия (2) 3. Праймаза (РНК-полимераза) - фермент, синтезирующий затравочную РНК 11 4. Субстраты и источники энергии – дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (дАТФ, дГТФ, дТТФ, дЦТФ).
  • 12. Репликация ДНК: необходимые условия (3) 5. ДНК-полимераза образует 3’,5’- фосфодиэфирные связи за счёт энергии макроэргических связей. 12 На одной ветви репликативной вилки синтезируется непрерывная цепь, на другой – фрагменты Оказаки
  • 13. Репликация ДНК: необходимые условия (4) 6. ДНК-лигаза соединяет фрагменты Оказаки в непрерывную цепь. 13 В результате образуются две идентичные молекулы ДНК
  • 14. Репарация ДНК  Процесс, позволяющий живым организмам восстанавливать повреждения, возникающие в ДНК.  Процесс репарации включает несколько этапов:  выявление нарушения комплементарности цепей ДНК;  удаление некомплементарного нуклеотида или основания;  восстановление целостности цепи по принципу комплементарности. 14
  • 15. Повреждения ДНК  Спонтанные:  ошибки репликации;  депуринизация;  дезаминирование азотистых оснований;  Индуцируемые:  образование димеров пиримидинов;  алкилирование, окисление, восстановление оснований под действием химических мутагенов. 15
  • 16. Ферменты репарации ДНК  ДНК-гликозилаза;  Эндонуклеаза;  Экзонуклеаза;  ДНК-полимераза β;  ДНК-лигаза;  ДНК-инсертаза 16
  • 17. Транскрипция Основные принципы:  комплементарность  антипараллельность  униполярность  беззатравочность  асимметричность 17 Транскрипция («переписывание») – биосинтез РНК на матрице ДНК.
  • 18. Транскрипция: необходимые условия (1) 1. Матрица – участок одной из цепей ДНК – оперон или транскриптон 18 Транскриптон содержит: • информативные участки – экзоны; • неинформативные участки - интроны
  • 19. Транскрипция: необходимые условия (2) 2. ДНК-зависимая РНК-полимераза – главный фермент, участвующий в транскрипции 19 3. Субстраты и источники энергии – рибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ)
  • 20. Процессинг мРНК Процессинг мРНК – посттранскрипционное созревание первичного транскрипта 20 Образующаяся мРНК поступает из ядра в цитоплазму
  • 21. Трансляция Трансляция («перевод») – преобразование генетической информации, содержащейся в последовательности нуклеотидов мРНК, в линейную последовательность аминокислот полипептидной цепи. Осуществляется посредством генетического кода. 21
  • 22. Генетический код  Последовательность нуклеотидов мРНК , соответствующая определённым аминокислотам в полипептидной цепи. 22
  • 23. Генетический код: свойства  триплетный;  неперекрывающийся;  непрерывный;  вырожденный;  универсальный 23
  • 24. Адапторная функция тРНК  Молекула мРНК содержит участок, способный взаимодействовать с кодонами мРНК – антикодон, и участок, взаимодейству ющий с соответствующими аминокислотами – 3’- конец (акцепторный стебель) 24
  • 25. Активация аминокислот  подготовительный этап биосинтеза белка;  происходит в цитоплазме клетки;  включает связывание аминокислот со специфическими тРНК с участием аминоацил-тРНК- синтетаз (АРС-аз). 25
  • 26. Трансляция  Рибосома – место синтеза белка  состоит из малой (40S) и большой (60S) субчастиц  содержит пептидильный (П) и аминоацильный (А) участки. 26
  • 28. Трансляция: стадия элонгации  удлинение полипептидной цепи на 1 аминокислотный остаток – происходит в три шага.  1 шаг: присоединение к инициирующему комплексу аминоацил- тРНК, соответствующей кодону, находящемуся в аминоацильном участке рибосомы. Условия:  белковые факторы элонгации,  источник энергии – 1 молекула ГТФ 28
  • 29. Трансляция: стадия элонгации  2 шаг : транспептидация – образование пептидной связи между остатками аминокислот. Условия:  рибосомальный фермент пептидилтрансфераза. 29
  • 30. Трансляция: стадия элонгации  3 шаг : транслокация – перемещение рибосомы относительно мРНК на 1 триплет. Условия:  белковые факторы элонгации;  источник энергии – 1 молекула ГТФ. 30
  • 31. Трансляция: стадия терминации  Окончание синтеза полипептидной цепи. Условия:  появление в А-участке рибосомы одного из стоп- кодонов мРНК – УАА, УГА или УАГ;  белковые факторы терминации. 31
  • 32. Формирование пространственной структуры  Фолдинг – сворачивание полипептидной цепи в правильную трёхмерную структуру. 32 Шаперон • фолдинг протекает при участии специальной группы белков, которые называются шаперонами
  • 33. Посттрансляционные модификации  частичный протеолиз;  присоединение простетической группы;  модификации аминокислотных остатков:  гидроксилирование пролина в гидроксипролин в коллагене;  метилирование аргинина в гистоне;  йодирование тирозина в тироглобулине. 33
  • 34. Регуляция синтеза белка  Оперон – совокупность генов, способных включаться и выключаться в зависимости от метаболических потребностей клетки.  Состав оперона:  структурные гены;  ген-оператор;  ген-регулятор  Основные механизмы регуляции:  индукция;  репрессия. 34
  • 35. Индукция синтеза белка (на примере лактозного оперона) 35 Индуктор – исходный субстрат метаболического пути.
  • 36. Репрессия синтеза белка (на примере гистидинового оперона) 36 Корепрессор – конечный продукт метаболического пути.