Биохимические основы наследственности

1.

Тема
Биохимические основы
наследственности

2.

План лекции.
1. Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК.
2.Генетический код.
3. Реализация генетической
информации в признак.

3.

Нуклеиновые кислоты:
ДНК, РНК.
• Нуклеиновые кислоты – это фосфорсодержащие
биополимеры, мономерами которых являются
нуклеотиды.
• Существует 2 вида нуклеиновых кислот
1. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)
2. Рибонуклеиновая кислота (РНК).
• Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат
углевод, дезоксирибозу, в состав РНК – рибозу.

4.

Открытие структуры ДНК
• В 1951 г. профессор биохимии Колумбийского
университета Эрвин Чаргафф, исследуя
состав нуклеотидов ДНК, обнаружил
определенную закономерность в соотношении
пуриновых и пиримидиновых оснований.
• Оказалось, что количество пуриновых
оснований соответствует количеству
пиримидиновых, причем количество аденина
всегда было равно количеству тимина, а
количество гуанина – количеству цитозина:
А+Г=Т+Ц; А=Т, Г=Ц
Правило Чаргаффа

5.

ДНК представляет собой
спираль, состоящую из
двух комплиментарных
полинуклеотидных цепей,
закрученных вправо.
В состав нуклеотидов ДНК
входят: азотистое
основание, дезоксирибоза
и остаток фосфорной
кислоты.
Азотистые основания
делят на пуриновые
(аденин и гуанин) и
пиримидиновые (тимин,
цитозин).
Нуклеиновые кислоты ДНК.

6.

Пиримидиновые
(тимин, цитозин и урацил).
Пуриновые (аденин и гуанин).

7.

Функции ДНК.
1.Обеспечивает сохранение и передачу генетической
информации от клетки к клетке и от организма к
организму, что связано с ее способностью к
репликации;
2.Регуляция всех процессов, происходящих в клетке,
обеспечиваемая способностью к транскрипции с
последующей трансляцией.

8.

Процесс самовоспроизведения ДНК
называется репликацией.
Функции
ДНК.
Репликация обеспечивает копирование
генетической информации и передачу
ее из поколения в поколение,
генетическую идентичность дочерних
клеток, образующихся в результате
митоза, и постоянство числа хромосом
при митотическом делении клетки.

9.

Репликация
ДНК.
• Специальный фермент (хеликаза)
раскручивает двойную спираль молекулы
ДНК и «разрезает» водородные связи
между азотистыми основаниями,
• В результате чего получаются 2
полинуклеотидные цепочки.
• По принципу комплиментарности к каждой
из этих цепочек ферментом полимеразой
достраиваются недостающие нуклеотиды
до тех пор, пока не
• Образуются две молекулы ДНК. При этом
каждая молекула ДНК состоит из одной
новой цепочки и одной старой.

10.

РНК – одноцепочечный полимер,
в состав мономеров которого
входят пуриновые (аденин,
гуанин) и пиримидиновые
(урацил, цитозин) азотистые
основания, углевод рибоза и
остаток фосфорной кислоты.
Различают 3 вида РНК:
информационную,
транспортную и
рибосомальную.
Нуклеиновые кислоты РНК.

11.

Информационная РНК (и-РНК)
располагается в ядре и
цитоплазме клетки, имеет
самую длинную
полинуклеотидную цепь среди
РНК и выполняет функцию
переноса наследственной
информации из ядра в
цитоплазму клетки.
Виды РНК.
Транспортная РНК (т-РНК)
также содержится в ядре и
цитоплазме клет-ки, ее цепь
имеет наиболее сложную
структуру, а также является
самой короткой (75
нуклеотидов). Т-РНК
доставляет аминокислоты к
рибосомам в процессе
трансляции – биосинтеза
белка.
Рибосомальная РНК (р-РНК)
содержится в ядрышке и
рибосомах клетки, имеет цепь
средней длины. Все виды РНК
образуются в процессе
транскрипции
соответствующих генов ДНК.

12.

Генетический код.
• Генетический код – это система записи наследственной
информации в молекулах нуклеиновых кислот, основанная на
определённом чередовании последовательностей нуклеотидов
в ДНК или РНК, образующих кодоны, соответствующие
аминокислотам в белке.
• Генетический код имеет несколько свойств.
1. Триплетность.
2. Вырожденность или избыточность.
3. Однозначность.
4. Полярность.
5. Неперекрываемость.
6. Компактность.
7. Универсальность.

13.

Свойства генетического кода.
• Триплетность - каждой аминокислоте соответствует тройка нуклеотидов.
• Непрерывность (нет разделительных знаков между нуклеотидами) отсутствие внутри генных знаков препинания.
• Наличие межгенных знаков препинания - наличие среди триплетов
инициирующих кодонов (с них начинается биосинтез белка), кодонов терминаторов (обозначают конец биосинтеза белка).
• Колинеарность - соответствие линейной последовательности кодонов
мРНК и аминокислот в белке.
• Специфичность - каждой аминокислоте соответствуют только
определенные кодоны, которые не могут использоваться для другой
аминокислоты.
• Однонаправленность - кодоны считываются в одном направлении - от
первого нуклеотида к последующим.
• Вырожденность, или избыточность,- одну аминокислоту может кодировать
несколько триплетов (аминокислот – 20, возможных триплетов – 64, 61 из
них смысловой, т. е. в среднем каждой аминокислоте соответствует около 3
кодонов); исключение составляет метионин (Met) и триптофан (Trp).
• Универсальность - все перечисленные выше свойства генетического кода
характерны для всех живых организмов.

14.

Таблица генетического кода.

15.

Реализация генетической
информации в признак.
• Принципиально важным свойством генетической
информации является ее способность к переносу
(передаче) как в пределах одной клетки, так и от
родительской клетки к дочерним либо между клетками
разных индивидуумов в процессах клеточного деления и
размножения организмов.
• Сложившиеся представления о переносе генетической
информации по схеме ДНК → РНК → белок принято
называть "центральной догмой" молекулярной
биологии.

16.

Основные направления
внутриклеточного переноса
генетической информации
ДНК
Транскрипция
Репликация
ДНК
ДНК
РНК
Трансляция
Белок

17.

• Транскрипция – это считывание генетической информации
с ДНК ядра на РНК. Фермент РНК полимераза,
раскручивает спираль ДНК и на ней по принципу
комплиментарности обрезается иРНК, по мере
продвижение РНК полимеразы цепь иРНК отходит от ДНК
и спираль ДНК восстанавливается.
• Трансляция – это процесс передачи генетической
информации о строение белка. Входе трансляции
информация переводится в определённую
последовательность аминокислот в молекуле белка.
• Репликация ДНК — 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, которая является
идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот
процесс обеспечивает точную передачу генетической
информации из поколения в поколение.