Основы_молекулярной_биотехнологии_для_конструкции_генно_инженерных

1. Основы молекулярной биотехнологии для конструкции генно-инженерных систем

Основы молекулярной
биотехнологии для
конструкции генноинженерных систем

2. Молекулярная биология

Молекулярная биология – наука о
механизмах хранения, воспроизведения,
передачи и реализация генетической
информации; о структуре и функциях
нерегулярных биополимеров
Молекулярная биотехнология –
междисциплинарная область науки,
которая использует принципы и
методы молекулярной биологии для
решения технологических задач

3. Нуклеиновые кислоты

Nucleus – ядро
Нуклеиновые кислоты – нерегулярные биополимеры, образованные из остатков нуклеотидов
(ДНК и РНК). Связи – между нуклеотидами одной цепи ковалентные – фосфодиэфирные
(сильные), связи между нуклеотидами двух разных цепей – водородные (слабые).
Нуклеотиды ДНК: А, Т, Г, Ц
Нуклеотиды РНК: А, У, Г, Ц

4. Свойства ДНК. Правила Чаргаффа

Правило Чаргаффа – описывает
количественное соотношение азотистых
оснований в ДНК
1. Количество аденина равно количеству
тимина, а гуанина — цитозину: А=Т,
Г=Ц.
2. Количество пуринов равно количеству
пиримидинов: А+Г=Т+Ц.
Не выполняется для одноцепочечных
молекул.

5. Свойства ДНК. Двуцепочечность, антипараллельность, комплементарность, нерегулярность

Водородная связь — форма
ассоциации между
электроотрицательным атомом и
атомом водорода H, связанным
ковалентно с другим
электроотрицательным атомом.
А-Т 2 связи
Г-Ц 3 связи

6. Вторичная структура НК

7. Как устроена РНК

8. Как устроена РНК

9. Денатурация и ренатурация ДНК

Денатурация (плавление) – процесс
разрушения пространственной
структуры макромолекул (ДНК, РНК,
белки)
Гидролиз – химическая реакция
между веществом и водой, в
результате которой происходит
разложение этого вещества и воды с
образованием новых соединений.
Гидролиз макромолекул = утрата
первичной структуры без
возможности ренатурации
Ренатурация (отжиг) –
восстановление пространственной
структуры макромолекул после
денатурации

10. РНК нестабильна в щелочной среде

11. Функции нуклеиновых кислот

• Хранение генетической информации
(ДНК и геномная РНК)
• Воспроизведение и передача
генетической информации (ДНК и
геномная РНК)
• Реализация генетической информации
(ДНК, рРНК, мРНК, тРНК и другие РНК)
Ген – протяжённый участок нуклеиновой
кислоты, кодирующий РНК или пептид.
Геном – совокупность наследственного
материала, заключенного в клетке организма
(ядерный + внеядерный (митохондрии и
пластиды)).
Генотип – совокупность генов данного
организма.
Генофонд – совокупность генов и их
аллелей данного вида.
Генетический код – способ кодирования
аминокислот в триплетах нуклеотидов

12. Центральная догма молекулярной биологии

13. Матричный синтез

Любой матричный
синтез состоит из 3
этапов:
1) Инициация
2) Элонгация
3) Терминация

14. Принципы репликации ДНК

15. Репликация ДНК

16. Полуконсервативность

Полуконсервативная
Консервативная
Мозаичная

17. Униполярность и антипараллельность

18. ДНК-полимеразе нужен магний

19. Инициация репликации

20. Терминация репликации

21. Транскрипция

22. Виды РНК

23. Как называют цепочки ДНК

24. Инициация транскрипции. Промотор прокариот

Промотор – участок, с которым
связывается РНК-полимераза

25. Инициация транскрипции. Промотор эукариот

26. Инициация транскрипции. Регуляторные элементы

Сайленсеры – сайты
связывания ингибиторов

27. Элонгация транскрипции

28. Терминация транскрипции. Терминатор

29. Сравнение транскрипции про- и эукариот

30. мРНК

31. Как устроены гены

32. Сплайсинг

Сплайсинг – процесс
удаления интронов из
незрелой мРНК
Экзоны – участки гена,
кодирующие полипептид
Интроны – участки, которые
чаще всего не кодируют
участки полипептида и
удаляются в процессе
сплайсинга

33. Генетический код (РНК -> белок)

Генетический код (РНК -> белок)
Свойства:
Триплетность: 3 нуклеотида = 1 аминокислота
Вырожденность (избыточность): аминокислот
20, кодонов 64
Однозначность: 1 кодон = 1 аминокислота
Универсальность: у всех организмов работает
одинаково*
Неперекрываемость (триплетность): 1
нуклеотид в составе 1 кодона
Непрерывность: чтение кодонов идёт без
пробелов и перескакиваний, один за другим
Рамка считывания: AUGGGAUCGUCCUUAUGGAUUAUCUGA

34.

35. Расшифровка генетического кода

36. Рибосомы

Рибосомы – немембранные органоиды,
представляющие собой рибонуклеопротеидный
комплекс и обеспечивающие биосинтез
полипептида
Сайты рибосомы:
E-сайт (exit)
P-сайт (peptidyl)
A-сайт (aminoacyl)

37. Трансляция

Рибосома распознаёт последовательность:
- Шайна-Дельгарно у прокариот AGGAGG
- КЭП, IRES (Internal Ribosome Entry Site) и
Козак у эукариот
Старт-кодон AUG – кодирует метионин
Стоп-кодоны UAA, UGA, UAG

38. Посттрансляционные модификации

1) Частичный протеолиз
2) Модификации аминокислот – карбоксилирование,
гликозилирование, фосфорилирование, гидроксилирование,
йодирование, ацилирование
3) Образование дисульфидных мостиков между остатками
цистеина
4) Присоединение простетических групп
5) Образование олигомерных структур
6) Фолдинг

39. Фолдинг белков

Фолдинг – процесс сворачивания
полипептидной цепи в правильную
трёхмерную структуру. Протекает
одновременно с трансляцией.
Участвуют белки шапероны и
ферменты фолдазы

40. Типы мутаций

• Геномные
• Хромосомные
• Точечные (генные)
Пурин – пурин
Пиримидин – пиримидин
Инделы
Пурин – пиримидин
Рамка считывания: AUGGGAUCGUCCUUAUGGAUUAUCUGA

41. Методы молекулярной биологии. ПЦР

Полимеразная цепная реакция – метод амплификации (увеличение количества) определённого
фрагмента нуклеиновой кислоты
Матрица (ДНК или РНК)
Нуклеотиды
Буферный раствор
Полимераза
Праймеры (мы их создаём сами)
Вода
Требования к праймерам:
• Длина 15-30 нуклеотидов
• Температура отжига 30-60 оС
• Содержание ГЦ 40-60%
• Не должны образовывать вторичные структуры

42. ПЦР. Реакция

Денатурация
Отжиг праймеров
x35
Элонгация

43. ПЦР-машины (амплификаторы, термоциклеры)

44. Визуализация продуктов ПЦР

Агарозный гель-электрофорез

45. Визуализация продуктов ПЦР