Молекулалық биология

1.

Молекулалық биология
1- дәріс
Мырзабаева М.Т.

2.

Биология
Тірі организмдердегі тұқым
қуалау заңдылықтарын
зерттейді
Тірі организмдердегі
барлық химиялық
үрдістерді қарастырады
Қызметі
Биохимия
Белоктар
Генетика
Гендер
Молекулалық биология
Тіршілік үшін аса маңызды молекулалар – ДНК, РНК, белоктар туралы ілім.
Аталған үш негізгі молекулалар клеткада тіршіліктің негізін құрайды.

3.

Биологияның орталық догмасы

4.

Генетикалық ақпараттың жүзеге асуы. ДНКмолекуласының тұқым қуалаудағы маңызы
Тұқым қуалау ақпаратын
сақтаушы және тасымалдаушы
қандай молекула?
ДНК?
Белок?
РНК?

5.

ДНҚ- ның тұқым қуалаудағы маңызы
ДНҚ барлық клеткалардың хромосомаларында болады
Өсімдіктер мен жануарлардың дене клеткаларында ,
олардың гаметаларына қарағанда ДНҚ мөлшері екі есе көп
болады.
Бір бактерия клеткасынан бөлініп алынған ДНҚ-ның
көмегімен басқа бактериялардың генетикалық белгілерін
өзгертуге болады.
Бактерия клеткаларын бактериофагпен залалдырғанда
клеткаға тек қана ДНҚ өтеді және ол жаңа вирустық
бөлшектердің пайда болуын бақылайды.

6.

ДНҚ-ның негізгі генетикалық материал екендігі
трансформация құбылысын зерттеу нәтижесінде алынды
Frederick Griffith (1871 - 1941) was a British medical officer.
In 1928, in what is today known as Griffith's experiment, he discovered a transforming principle,
which is today known as DNA. Griffith was trying to make a vaccine to prevent pneumonia
infections in the epidemics after World War I.
Streptococcus pneumonia (pneumococcus)
Rough strain (R)
Smooth strain (S)
infectious
The virulent S strain
has a smooth
polysaccharide capsule

7.

Гриффит тәжірибесі
Mice
+
live R strain
Alive
+
R strain
Mice
+
live S strain
+
S strain
Mice
+
heat-killed
S strain
Alive
+
no culture
Mice
+
live R
strain + HK
S strain
+
S strain

8.

Гриффиттің пайымдауы бойынша,
өлген клеткалар белгілі бір себептермен
вирулентті емес бактерияларды S-типті
вируленттіге айналдырады.
Ол бұл құбылысты – трансформация деп
атады.

9.

1944: Avery, MacLeod, McCarty:
DNA caused transformation
Oswald Theodore Avery
(1877–1955) was an
American physician and
medical researcher.
Colin Munro MacLeod
(1909 – 1972) was a
Canadian-American geneticist.
Maclyn McCarty
(1911–2005) was
an American geneticist.

10.

11.

Avery, MacLeod, MacCarty Experiments

12.

Transforming factor was destroyed by DNAse, not RNAse or
protease
DNA as “transforming principle” converting R cells to virulent S
cells
Conclusion:
DNA is the Molecule of Heredity

13.

DNA: Molecule of Heredity
1952: Hershey & Chase experiments
Martha Cowles Chase (1927 – 2003)
was a young laboratory assistant
in the early 1950s when she participated
in one of the most famous experiments
in 20th century biology.
Alfred Day Hershey 1908 – 1997)
was an American Nobel Prize-winning
bacteriologist and geneticist.
Hershey shared the 1969 Nobel Prize in Physiology or Medicine with Max Delbruck and
Salvador Luria for their work on the replication mechanism and genetics of viruses.

14.

DNA: Molecule of Heredity
1952: Hershey & Chase experiments
The bacteriophage injects DNA into the bacterium. The DNA
instructs the bacterium to produce masses of new viruses. So many
are produced, leading to E. coli bursts.

15.

Hershey & Chase’ Experiments
Т2 фагы күкірттің радиоактивті изотопы және фосфордың радиоактивті изотопы бар ортада
өсірілген E.coli бактериясында көбейтілген, нәтижесінде фагтың белогы 35S- изотоппен
таңбаланып шыққан. Бұл радиоактивті таңбалар инфекция жағдайында Т2 фагының белогы мен
ДНК-ның жүру жолын бақылауға мүмкіндік береді. Содан соң фагтар мен бактерияларды
араластырып, инфекцияланған бактериялардан алынған препаратты центрифугалау арқылы екі
фракцияға бөлген. Бір фракцияда бактерия клеткасынан бөлініп шыққан бос фаг қабықшалары,
екіншіде клеткалардың өздері болған. Сонда бактерия клеткаларының ішіне тек радиоактивті
фосформен таңбаланған ДНК енген де, ал фагтың күкіртпен таңбаланған белокты қабықшасы
сыртта қалып отырған.
Proteins are labeled
II. most of 32P in pellet
I.
I. traces of 35S in pellet
DNA is labeled
II.

16.

Chargaff’s findings paved the way to understanding the basic structure of DNA
ДНК құрылысы
'Erwin Chargaff' (August 11, 1905 – June 20, 2002) was an
Austrian biochemist. Through careful experimentation,
Chargaff discovered two rules that helped lead to the
discovery of the double helical structure of DNA.
1. Пуриндік азот негіздері бар нуклеотидтердің қосындысы пиримидиндік азот
негіздері бар нуклеотид қосындысына теңб яғни А+G=T+C.
2. Аденин мөлшері тимин мөлшеріне, ал гуанин мөлшері цитозин мөлшеріне тең
болады.

17.

Chargaff’s rules
Organism
Human
Chicken
Grasshopper
Sea Urchin
Wheat
Yeast
E. Coli
A
30.9
28.8
29.3
32.8
27.3
31.3
24.7
T
C
G
29.4
29.2
29.3
32.1
27.1
32.9
23.6
19.9
20.5
20.5
17.7
22.7
18.7
26.0
19.8
21.7
20.7
17.3
22.8
17.1
25.7
The amount of purines A and G is almost equal to the amount of pyrimidines C and T
2.The amount of A ≈ T and G ≈ C
1.

18.

The Structure of DNA

19.

Rosalind Elsie Franklin (1920–1958) was an English physical chemist and crystallographer
who made important contributions to the understanding of the fine structures of DNA,
viruses, coal and graphite. Franklin is best known for her contribution to the discovery of
the structure of DNA in 1953. In the years following, she led pioneering work on the
tobacco mosaic and polio viruses. She died in 1958 of ovarian cancer.
Franklin and Goslin, 1953 Nature 171, 740-741

20.

М. Уилкинс пен Р. Франклин тәжірибелерінде көрстілген ДНҚ рентгенограммасы.
Суреттерде рефлекстердің крест тәрізді орналасуы молекуланың спиральды
құрылысын көрсетеді. Суреттің төменгі және жоғарғы жағындағы көлеңкелі
аймағы ДНК негіздерінің бірінен кейін бірі орналасып, бір- біріне сәйкес келетінін
көрсетеді.

21.

10 nucleotides per helical repeat
34Å

22.

Like-with-like model
Watson’s first model of DNA structure
A-A
G-G
T-T
A-A
C-C
The like-with-like model first suggested by Watson after getting an access to
Rosalind Franklin X-ray diffraction of the B form DNA crystal

23.

Нуклеин қышқылдарындағы қант түрлері

24.

Азотты негіздер

25.

Нуклеозид
Азотты негіз бен қанттан тұратын молекуланы нуклеозид деп атаса, азот
негізі, қанттан және фосфор қалдығынан тұратын молекуланы нуклеотид
деп атайды.

26.

Нуклеотидтер
Adenosine-5’-monophosphate
Adenosine-5’-diphosphate
Adenosine-5’-triphosphate
(AMP)
(ADP)
(ATP)
Phosphoester bond

27.

ДНҚ- молекуласының құрылысы
3’
3’
5’
5’
3’-5’
OH
The bonds joining two nucleotides are called phosphodiester bonds because they
involve phosphoric acid linked to two sugars: one through sugar 5’ group and the
other through the sugar 3’ group.

28.

5’ end
5’ TCA 3’