Генетика человека с основами медицинской генетики

1.

Дисциплина: Генетика человека с основами
медицинской генетики
1

2.

Белки
Организация белковых молекул:
1) первичная структура - это полипептидная цепь,
т.е.
аминокислоты,
соединенные
ковалентными
пептидными связями в виде цепи;
2) вторичная структура•- белковая нить закручена в
виде спирали, поддерживаемая водородными связями;
3) третичная структура - спираль далее
свертывается, образуя глобулу (клубок) или фибриллу
(лучок нитей), специфичную для каждого белка,
поддерживается водородными и бисульфитными
связями;
4) четвертичная cтруктypa - состоит из нескольких
глобул; например, гемоглобин, состоит из 4-х глобул.
2

3.

3

4.

Функции белка разнообразны:
1) каталитическая: белки-ферменты ускоряют биохимические
реакции организма;
2) строительная: белки участвуют в образовании всех клеточных
мембран и органоидов;
3) двигательная: белки обеспечивают сокращение мышц,
мерцание ресничек, белки-гистоны, сокращаясь, образуют
хромосомы из хроматина;
4) защитная: антитела гамма-гло6улины - распознают
чужеродные для организма вещества и способствуют их
уничтожению;
5) транспортная: белки переносят различные соединения
(гемоглобин - кислород, белки плазмы -гормоны, лекарства и т.д.);
6) регуляторная: белки участвуют в регуляции обмена веществ
(гормоны роста, гормон-инсулин, половые гормоны, адреналин и
др.);
7) энергетическая - при распаде 1 г белка до конечных продуктов
4
выделяется 17,6 кДж. Энергии.

5. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – носитель генетической информации

Нуклеиновые кислоты
1868 г. – Иоганн Мишер открыл в ядрах
бактерий химические соединения:
нуклеиновые кислоты
1928 г. – Николай Константинович Кольцов
выдвинул научную гипотезу о ведущей
роли ДНК в кодировании генетической
информации
5

6. ПРЯМЫЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА РОЛИ ДНК КАК НОСИТЕЛЯ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Первым прямым доказательством
генетической роли ДНК послужило ее
способность переносить наследственные
свойства у пневмококков.
Бактериолог Ф.Гриффитс в 1928 г. открыл
трансформацию у бактерий in vivo
Diplococcus pneumoniae.
Штамм S (клетки покрыты полисахаридной
оболочкой) – патогенный для мышей
Штамм R (без полисахаридной оболочки) –
непатогенный для мышей
6

7. 1 9 5 3 г о д

Дж. Уотсон и Ф. Крик, опираясь на это
правило, обобщили данные
рентгеноструктурного анализа,
полученные в лабораториях в 1952 г.
М. Уилкинса и Р. Франклин, и построили
молекулярную модель ДНК.
7

8.

В 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик
открыли структуру ДНК состоящую
из двух цепей, спирально
закрученных относительно друг
друга. Каждая цепь - полимер,
мономерами которого являются
нуклеотиды. Каждый нуклеотид
состоит из сахара дезоксирибозы,
остатка фосфорной кислоты и
одного из 4-х азотистых оснований
(аденин, гуанин, тимин, цитозин).
нуклеотидов.
8

9.

9

10. Дж. Уотсон и Ф. Крик так описали основные черты этой модели

Число
полинуклеотидных
цепей равно двум.
Цепи образуют
правозакрученные
спирали по 10
оснований
в каждом витке.
Цепи закручены одна
вокруг другой и
вокруг общей оси.
10

11.

Последовательность
атомов (по отношению к
кольцу дезоксирибозы)
одной цепи
противоположна
таковой в другой цепи,
т. е. цепи
антипараллельны.
Фосфатные группировки
находятся снаружи
спиралей, а основания
— внутри и
расположены с
интервалом 0,34 ммк
под прямым углом к оси
молекулы.
Цепи удерживаются
вместе водородными
связями между
основаниями.
Пары, образуемые
основаниями А — Т и
Г — Ц, в высшей
степени специфичны.
Таким образом,
полинуклеотидные
цепи комплементарны
друг другу.
11

12. ТИПЫ ДНК: Б – правозакрученная спираль (сахарофосфатный скелет образует регулярную спираль); В – левозакрученная спираль – Z-форма (фосфат

12

13. СТРОЕНИЕ РНК

Химический состав
рибонуклеиновой
кислоты (РНК)
Аденин
Гуанин
Цитозин
Урацил
Фосфорная кислота
Рибоза
13

14. ТИПЫ РНК

Информационная
(иРНК)
Транспортная (тРНК)
Рибосомная (рРНК)
14

15. Транскрипция и трансляция

15

16. РАСШИФРОВКА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД – последовательность
расположения нуклеотидов гена,
определяющая последовательность
расположения аминокислот в молекуле белка.
В 1961 г. Ниренберг и Маттеи на V
Международном биохимическом конгрессе в
Москве сообщили об открытии триплета РНК
(УУУ), кодирующего синтез полипептида,
состоящего из одной аминокислоты –
фенилаланина (полифенилаланин) in vitro в
присутствии фермента РНК синтетазы
16

17.

1961-1966 гг. была проведена
расшифровка всех триплетов (кодонов)
генетического кода.
За расшифровку генетического кода
Р. Холли, Х.Корана, М. Ниренберг и
С.Очоа получили Нобелевскую премию
1968 г.
Из 64: 61 – смысловой и
3 – бессмысленных (нонсенс) кодона
Бессмысленные кодоны являются
терминаторами синтеза белка
(УАА - охра, УАГ – амбер, УГА – опал)
17

18. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД

Триплеты АУГ и ГУГ одновременно выполняют
роль старт-кодонов (кодонов-инициаторов)
18

19. СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА

Генетический код является триплетным,
неперекрывающимся, вырожденным, не
имеет «запятых», т.е. кодоны ничем не
отделены друг от друга. Он считывается с
фиксированной точки в пределах гена в
одном направлении.
«Сдвиг рамки» - формирование новых
триплетов при потере или вставке
нуклеотида, влечет изменение порядка
аминокислот в белковой молекуле.
19

20. Биосинтез белка

20

21. ЭТАПЫ СИНТЕЗА БЕЛКА

1.Активирование аминокислот – связь
с АТФ при помощи аминоацил тРНК
синтетазы
2.Перенос активированных
аминокислот своей тРНК
(20
разновидностей) к полирибосоме.
Акцепторный участок ЦЦА
3.Построение аминокислот в порядке
чередования нуклеотидов иРНК при
участии рРНК
4.Полипептидная цепь приобретает
объемную структуру, скручивается в
спираль за счет замыкания
водородных связей, принимает
биологически активную
конфигурацию
21

22. СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ГЕНЕ

Ген – это участок молекулы ДНК (у некоторых
вирусов РНК),кодирующий первичную структуру
полипептида, молекулы тРНК, рРНК, либо
взаимодействующий с регуляторным белком.
Ген имеет дискретную структуру. Структурная
единица гена, на уровне которой
осуществляются мутации и рекомбинации,
является одна пара нуклеотидов - сайт (site).
Количество пар нуклеотидов гена может
составлять от 150 до нескольких тысяч. Самые
короткие гены РНК проймазы (10 п.н.) и тРНК
(70-80 п.н.)
22

23.

Гены эукариот, кодирующие порядок
аминокислот в молекуле полипептида
имеют прерывистую структуру, интроны
(молчащие участки) чередуются с
экзонами (смысловые). Суммарная длина
интрона во много раз превышает длину
экзонов.
Начальная, инициирующая, и концевая,
терминирующая, части гена имеют особое
устройство.
Ген – сложная уникальная структура,
характеризующаяся специфическими
особенностями в зависимости от его
функций.
23