биология семинары

1. Нуклеи́новая кислота (от лат. nucleus — ядро) — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. в нуклеотидах существует только два типа гетероциклических молекул, рибоза и дезоксирибоза, то и имеется лишь два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК).Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.

2. Решающим поворотом в генетике было открытие в 1944 г. трансформирующей функции ДНК. Группа американских бактериологов - О. Эвери, Ч. Мак-Леод и М. Мак-Карти - проводила исследования вирулентности возбудителя пневмонии бактерии Diplococcus pneumoniae (Гуляев Г. В., 1971) его опытах использовались два штамма пневмококков с противоположными признаками: с наличием и отсутствием капсул. Клетки капсульного штамма S были вирулентными, а бескапсульного - R - безвредными. араженные вирулентным штаммом S, погибали. При введении бескапсульных бактерий (R) и клеток S-штамма, убитых нагреванием, мыши выживали. вводили суспензию, содержащую живые клетки бескапсульного штамма и убитые вирулентные бактерии. Через некоторое время у мышей обнаруживались клинические признаки пневмококковой инфекции и животные погибали. Проведенный бактериологический анализ показал, что в тканях погибших мышей содержатся клетки пневмококка, окруженные капсулой. Следовательно, невирулентный бескапсульный штамм пневмококков под воздействием убитых бактерий S-штамма получал новый признак - капсулу - и приобретал вирулентные свойства. Такое явление Гриффитс назвал трансформацией. Каждый компонент испытывался на наличие трансформирующих свойств. Путем такого отбора удалось получить вещество, обладающее высокой трансформирующей активностью. Это была дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК

3. Азотистые основания были представлены двумя пуриновыми (аденин, гуанин) и двумя пиримидиновыми (цитозин и урацил) соединениями. ДНК не содержит урацила, вместо него имеется тимин? азотистое основание, сахар и остатки фосфорной кислоты образуют соединение, названное нуклеотидом. В свою очередь, нуклеотиды образуют с помощью фосфодиэфирных связей. по Уотсону и Крику, сводятся к следующему: 1)Молекула ДНК представляет собой двойную спираль диаметром 2 нм. 2) Вдоль оси молекулы соседние пары оснований располагаются на расстоянии 0, 34 нм одна от другой. Полный оборот спирали приходится на 3, 4 нм, т. е. на 10 пар оснований. Принципы строения ДНК.1. Нерегулярность. Существует регулярный сахарофосфатный остов, к которому присоединены азотистые основания. Их чередование нерегулярно. 2. Антипараллельность. ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, ориентированных антипа-раллельно, т.е. идущих навстречу друг другу. 3'-конец одной цепи расположен напротив 5-конца другой.3. Комплементарность (дополнительность). Каждому азотистому основанию одной цепи соответствует строго определенное азотистое снование другой цепи. Соответствие их друг другу задается химической структурой оснований. Пурины - более длинные основания, и поэтому для сохранения равномерной толщины двойной цепи они могут связываться только с более короткими пиримидинами. Пурин и пиримидин в паре образуют водородные связи. В паре А-Т две водородные связи, в паре Г-Ц — три.4. Наличие регулярной вторичной структуры. Две комплементарные, антипараллельно расположенные полинуклеотидные цепи образуют правые спирали с общей осью. На данный момент описано шесть таких форм. В-форма имеет стандартную структуру, соответствующую модели. А-форма представляет собой структуру, схожую для РНК-ДНК дуплексов. Она обнаружена в среде с высокой концентрацией ионов К и Nа и низким содержанием влаги. С-форма менее спирализованная, чем В-форма, т. е. имеет меньше нуклеотидов на один оборот спирали, Z-форма представляет собой спираль с чередованием лево- и правозакрученности. в организме человека существуют условия, которые стабилизируют Z-форму.( ДНК является носителем генетической информации, записанной в виде последовательности нуклеотидов с помощью генетического кода. С молекулами ДНК связаны два основополагающих свойства живых организмов — наследственность и изменчивость. В ходе процесса, называемого репликацией ДНК, образуются две копии исходной цепочки, наследуемые дочерними клетками при делении, отсюда следует, что образовавшиеся клетки оказываются генетически идентичны исходной.Генетическая информация реализуется при экспрессии генов в процессах транскрипции и трансляции)

4. Чаргафф в 1949 г. сформулировал правило эквивалентности, которое вошло в историю генетики как правило Чаргаффа. Оно гласит: количественные отношения гуанина всегда равны содержанию цитозина, а содержание аденина соответствует содержание тимина. Математически это можно записать так: А + Г = ц + Т А + Г = Ц + Комплементарность - азотистые основания нуклеотидов способны вследствие образования водородных связей формировать парные комплексы аденин—тимин (или урацил в РНК) и гуанин—цитозин при взаимодействии цепей нуклеиновых кислот. Такое взаимодействие играет ключевую роль в ряде фундаментальных процессов хранения и передачи генетической информации. С помощью кислотного гидролиза ДНК с последующей хроматографией и количественным анализом установлены закономерности: А/Т=1; Г/Ц=1; (Г+Ц)/ (А+Т)=К - коэффициент специфичности, постоянен для каждого вида

5. Реплика́ция (от лат. replicatio — возобновление) — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. В ходе последующего деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение. Репликация проходит в три этапа:

инициация репликации

элонгация

терминация репликации • Инициация репликации включает формирование

репликационной вилки и синтез РНК-праймера.

Процесс инициации начинается с присоединения к хромосоме

белка DnaA (в области origin-репликации).

Это приводит к разделению цепей и способствует работе

основного расплетающего белка - хеликазы (DnaB).

С образовавшейся одноцепочечной ДНК связываются белки

SSB, которые стабилизируют вилку репликации.

6. Репарация —заключается в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических агентов. Источники повреждения ДНК

Ультрафиолетовое излучение 2,Радиация 3.Химические вещества

4.Ошибки репликации ДНК 5.Апуринизация — отщепление азотистых оснований от сахарофосфатного остова. 6.Дезаминирование — отщепление аминогруппы от азотистого основания. Нарушение системы репарации у человека является причиной: Преждевременного старения Онкозаболеваний, Аутоиммунных заболеваний, .Пигментная ксеродерма А-Р тип наследования Повышенная чуствительность к (УФ) солнечному свету: пигментация, сухость кожи, язвы, рубцы. Синдром Блума: А-Р, высокая чувствительность к УФ лучам, гиперпигментация, краснота на лице в виде бабочки. синдром Луи- Бар: нарушение координации движений, локальное чрезмерное расширение мелких сосудов, иммунодефицит. Прогерия детей-Маленький рост Птичье лицо с клювообразным профилем. Продожительность жизни -13 лет. Прогерия взрослых - старения проявляются после полового созревания: Седина, выпадение волос, морщины, гиперпигментация, сухость, голос утрачивает звонкость

7 Типы РНК

Ма́тричная рибонуклеи́новая кислота́ (мРНК, или иРНК) — РНК, содержащая информацию о первичной структуре (аминокислотной последовательности) белков. мРНК синтезируется на основе ДНК в ходе транскрипции, после чего, используется в ходе трансляции как матрица для синтеза белков. Тем самым мРНК играет важную роль в «проявлении» (экспрессии) генов.

Рибосо́мные рибонуклеи́новые кисло́ты (рРНК) — несколько молекул РНК, составляющих основу рибосомы. Основной функцией является осуществление процесса трансляции — считывания информации с мРНК при помощи адапторных молекул тРНК и образования связей между присоединёнными к тРНК аминокислотами.

Транспортная РНК, тРНК — функцией которой является транспортировка аминокислот к месту синтеза белка,также принимают непосредственное участие в наращивании полипептидной цепи, присоединяясь — будучи в комплексе с аминокислотой — к кодону мРНК и обеспечивая необходимую для образования новой пептидной связи конформацию комплекса.тРНК является одноцепочечной РНК, форма «клеверного листа». Аминокислота присоединяется к 3'-концу молекулы с помощью специфичного для каждого типа тРНК фермента.

Некодирующие РНК—не транслируются в белки. Ранее использовавшийся синоним, малые РНК . Последовательность ДНК, на которой транскрибируются некодирующие РНК, часто называют РНК-геном.Некодирующие РНК включают в себя молекулы РНК, которые выполняют очень важные функции в клетке — транспортные РНК (тРНК), рибосомные РНК (рРНК), такие малые РНК, как малые ядрышковые Р

8.Ген— структурная и функциональная единица наследственности живых организмов.Представляет собой участок ДНК, задающий последовательность определённого полипептида либо функциональной РНК.Определяют наследственные признаки организмов, передающиеся от родителей потомству при размножении.Классификация

1.Структурные гены — кодирующие синтез белков. Расположение нуклеотидных триплетов в структурных генах коллинеарно последовательности аминокислот в полипептидной цепи, кодируемой данным геном.2.Функциональные гены — гены, которые контролируют и направляют деятельность структурных генов

9. Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования последовательности аминокислотных остатков в составе белков при помощи последовательности нуклеотидов в составе нуклеиновой кислоты. Свойства: 1.Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).2.Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.3.Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов. 4.Однозначность — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте 5. Вырожденность— одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов. 5.Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности. 6.Помехоустойчивость.

10.Экзонно-интронная связь. Некодирующие участки получили название интронов, кодирующие - экзонов. Такой тип структурной организации обнаружен для множества генов, локализованных в хромосомах эукариот, для некоторых генов внутриклеточных органелл эукариот - пластид и митохондрий. Некоторые гены содержат только один-два интрона, но часто их значительно больше. Экзоны имеют, как правило, небольшую длину.Длина интрона может быть разной — от нескольких десятков пар нуклеотидов до многих тысяч.Интроны транскрибируются наравне с экзонами, так что про-мРНК содержит участки, транскрибированные как с экзонов, так и с интронов. В дальнейшем в ходе процессинга, происходящего в ядре, участки про-мРНК, соответствующие интронам, вырезаются, а бывшие разобщенными участки, считанные с экзонов, «сращиваются», и зрелая мРНК содержит только транскрипты экзонов. Разные экзоны в пределах гена не только различаются по составу кодируемых ими аминокислот,