Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК

1.

2.

Уникальность функций белков
Есть ли другие вещества, выполняющие те же функции ?
РЕГУЛЯТОРЫ
ФЕРМЕНТЫ
Другие гормоны,
ц-АМФ, ионы
РНК – рибозимы
БЕЛКИ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ
МАТЕРИАЛ
ЗАЩИТА
Углеводы, липиды
ТРАНСПОРТ
т-РНК
ДВИЖЕНИЕ
Матрицы?

3.

Белки выполняют все
функции, кроме одной –
ИНФОРМАЦИОННОЙ
не способны к самовоспроизведению

4.

Эту функцию
выполняет ДНК
главная и единственная
ее функция

5.

ДНК – самая большая молекула в клетке.
Она намного больше белков и РНК
Каждая хромосома = одна молекула ДНК
23 хромосомы человека = 23 молекулы ДНК
≈ 1 метр
Самые длинные из них ≈ 8 см
ДНК – это молекула-текст. В последовательности ее нуклеотидов записана вся
наследственная программа организма

6.

1 молекула ДНК
ген
ещё ген
хромосома
хромосомы в
ядре
ДНК
клетка

7.

1953
Открыта
структура
ДНК
Дата
рождения
молекулярной
биологии
Джеймс
Уотсон
Фрэнсис
Крик

8.

James Dewey
Watson
Francis Harry Compton
Crick

9.

10.

Рентгеноструктурный
портрет ДНК –
знаменитое фото 51
Розалинд Франклин
(ученый рентгенограф)
1920 - 1958

11.

Молекулы ДНК и РНК можно увидеть
в электронный микроскоп
ДНК бактериальных

12.

ДНК реовируса
сканирующий электр. микроскоп

13.

РНК
ДНК, выделенная
из одной хромосомы человека
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/L

14.

ДНК и РНК – нерегулярные полимеры
мономер – нуклеотид
состоит из 3 частей
3. азотистое
основание
2. фосфат
Одинаковая
часть
1. сахар

15.

Сахар
2’
Рибоза

16.

Сахар
2’
H
2’ -
дезоксирибоза

17.

Фосфат
Азотистое
основание
5’
1’
3’
H
Следующий нуклеотид цепочки

18.

Нуклеотид
5’
1’
фосфат
Азотистое
основание –
одно из 4
3’
Сахар (рибоза / дезоксирибоза)

19.

ДНК
Аденин,
Аденин, АА
Гуанин,
Гуанин, ГГ
Пурины
Пиримидины
Тимин,
Тимин, ТТ
Цитозин,
Цитозин, Ц
Ц

20.

РНК
ДНК
Аденин,
Аденин, АА
Гуанин,
Гуанин, ГГ
Пурины
Пиримидины
Убрали
метильную
группу
Тимин,
Урацил,
УУ
Тимин, ТТ
Урацил,
Цитозин,
Цитозин, Ц
Ц

21.

Синтез цепочки из нуклеотидов
Реакция конденсации – отщепление
молекулы воды.
HO
1
3
2
H
Мономер
Полимер
Затрата
энергии
Е
HO
1
H
HO
H2O
2
3
4
H

22.

Ц
5’
3’
ОН
5’
3’
ОН
Т

23.

Ц
5’
Фосфодиэфирная
связь
3’
ОН
Н
5’
3’
ОН
Т

24.

5' конец цепи
Ц
Направление роста
5’
Т
Фосфодиэфирная
связь
3’
Фосфодиэфирная
ОН
связь
3' конец цепи
5’
3’
ОН
A

25.

Растущий конец –
всегда 3´
для всех нуклеиновых
кислот – ДНК и РНК

26.

Строение ДНК

27.

1950
Правила
Чаргаффа
Эрвин Чаргафф

28.

Правила Чаргаффа
[ А ] + [ Г ] = [ Т ] + [ Ц ] = 50%

29.

Объяснение
правилам Чаргаффа
дали Уотсон и Крик
ДНК – это 2 цепочки,
соединенные по принципу
комплементарности

30.

Принцип
комплемента
р-ности:
А -- --
Т
Г
Ц
--- --- --
Прочнее
Слабые
водородные
связи!

31.

НО
3’
Ц
5’
A
Т
Т
3’
ОН
A
5’
3’
ОН
Ц
Г
5’

32.

2 нм
1 виток –
10 н.п.
3.4 нм
На одну н.п.
приходится
0.34 нм

33.

34.

Принципы строения ДНК
3'
А
Г
Г
Т
Ц
А
А
Ц
5'
5'
Нерегулярность
Т
Ц
Ц
А
Двуцепочечность
Г
Т
Антипараллельность
Комплементарность
Т
Г
3'

35.

Какие черты в строении ДНК
прямо указывают на ее
функцию?
(Сравните со строением белков)

36.

Строение РНК

37.

Отличия РНК от ДНК
1. Одноцепочечные молекулы
2. Сахар – рибоза вместо
дезоксирибозы
3.
У вместо Т
4. Намного меньше – сравнимы по
размеру с белками.

38.

Виды РНК
1.
и-РНК = м-РНК информационная,
матричная
линейная
до 10 тысяч нуклеотидов
2.
т- РНК транспортная
около 100 нуклеотидов
3.
р-РНК рибосомная
2-4 тысячи нуклеотидов
как и белки,
имеют
3-мерную
конформацию

39.

Образование вторичной
структуры РНК
Г
Ц
Ц
У
У
Ц
Г
Г
А
А
А–У
Г–Ц
ГУАУ
ЦАУА
Принцип
комплементарности
для РНК

40.

Схема
образования
петель в РНК
за счет
комплементарных

41.

Транспортная
РНК
~ 100
нуклеотидов
«клверный

42.

Рибосомная РНК
Самая
большая из
всех видов
РНК –
2-3 тысячи
нуклеотидов
16 S рРНК

43.

Функции РНК
в порядке их открытия
1. Информационная:
1950-e
реализация информации
Все виды РНК – посредники в
передаче информации от ДНК к белку
ДНК
РНК
белок
Место встречи всех трех РНК – рибосома
?

44.

Функции РНК
в порядке их открытия
1. Информационная: хранение
информации (у части вирусов)
Примерно 80% вирусов человека и
животных использует для записи
информации РНК
У них она выполняет ту же роль, что
ДНК у всех остальных организмов

45.

Функции РНК
в порядке их открытия
2.
Каталитическая
1982
Рибозимы – РНК-ферменты
Не все РНК, а лишь некоторые:
р-РНК рибосом,
РНК некоторых вирусов
РНК в составе сплайсосомы

46.

Минимальный рибозим,
способный расщеплять РНК
Томас Чек

47.

Функции РНК
в порядке их открытия
3.
Регуляторная
1990-е
Малые РНК регулируют работу
генов в ядре и синтез белка в
цитоплазме
Аналогична функции белков,
связывающихся с ДНК

48.

РНК сочетает свойства
ДНК – принцип комплементарности,
позволяющий матричное копирование
молекулы
Белков – трехмерную структуру,
позволяющую выполнять самые разные
функции (катализ, регуляцию, транспорт)

49.

3-D форма и
разнообразные функции
Белок
РНК
Быть матрицей
ДНК

50.

всё!

51.

АТФ – аденозин трифосфат
Аденин
макроэргические связи
рибонуклеотид

52.

Вопросы за пределами лекции
Почему молекулы РНК не могут быть
такими длинными, как ДНК?
Почему вирусы используют РНК для
хранения генетической информации?
И почему только они?