История открытия белка и нуклеиновых кислот

1.

История открытия белка
и нуклеиновых кислот
Реферат подготовили
Ключников Антон Анатольевич
Леонов Дмитрий Алексеевич
Кузин Артем Александрович

2.

Нуклеиновые кислоты
• Нуклеиновые кислоты - биологические
полимерные молекулы, хранящие всю
информацию об отдельном живом
организме, определяющие его рост и
развитие, а также наследственные
признаки, передаваемые следующему
поколению. Нуклеиновые кислоты
содержатся в ядрах клеток всех
растительных и животных организмов и
выполняют важную биологическую роль.

3.

Главное отличие нуклеиновых кислот
• Главное отличие нуклеиновых кислот заключается в их
углеводной компоненте. В РНК сахар – рибоза, а в ДНК –
дезоксирибоза: там, где у ДНК имеется атом водорода (Н), у
РНК стоит оксигруппа (ОН). Результаты таких незначительных, на неискушенный взгляд, различий поражают.
Так, ДНК существуют в основном в форме всем известных
жестких спиралей, в которых две цепи ДНК удерживаются
вместе за счет образования водородных связей между
комплементарными нуклеотидами.

4.

Дарвиновская Эволюция в Пробирке
• Хороший метод зачастую позволяет осуществить революцию в науке. Именно так можно сказать о
методе полимеразной цепной реакции (ПЦР), который позволяет размножать нуклеиновые кислоты в
неограниченных количествах. Кратко опишем суть метода. Для размножения ДНК в методе ПЦР
используются ферменты ДНК- полимеразы, т. е. те самые ферменты, которые при размножении клеток
синтезируют из активированных мономеров-нуклеотидов комплементарные цепочки ДНК.
• При методе ПЦР в пробирку с ДНК вносят смесь активированных нуклеотидов, фермент ДНК-полимеразу и
так называемые праймеры – олигонуклеотиды, комплементарные концам размножаемой ДНК. При нагревании раствора цепи ДНК расходятся. Затем, при охлаждении, с ними связываются праймеры, образуя
короткие фрагменты спиральных структур. Фермент присоединяет к праймерам нуклеотиды и собирает
цепочку, комплементарную цепочке исходной ДНК. В результате реакции из одной двуцепочечной ДНК
получается две. Если повторить процесс, получится четыре цепочки, а после n повторений – 2nмолекул ДНК.
Все очень просто.

5.

История изучения нуклеиновых кислот.
• Открытие нуклеиновых кислот принадлежит
швейцарскому химику Ф. Мишеру, который
продолжительное время изучал ядра
лейкоцитов, входящих в состав гноя.
Кропотливая работа замечательного
исследователя увенчалась успехом.
• В 1869 г. Ф. Мишер обнаружил в лейкоцитах
новое химическое соединение, которое
назвал нуклеином (лат. nucleus — ядро).
Дальнейшие исследования показали, что
нуклеин представляет собой смесь
нуклеиновых кислот.
Эмиль Герман Фишер

6.

Значение открытия нуклеиновых кислот
• Нуклеиновые кислоты являются реально
существующим субстратом, который хранит,
передает по наследству и воспроизводит все
многообразие свойств и характеристик
живых организмов. С их открытием
развеялся миф об идеалистической
сущности передачи наследственной
информации. Было найдено конкретное
химическое вещество, которое можно
“потрогать руками”, вещество, несущее
генетическую информацию. Это открытие в
значительной степени стимулировало
практическое использование биологических
знаний, в частности для изучения
наследственных заболеваний.

7.

Строение ДНК
• В 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик обосновали
существование двойной спирали ДНК и
впервые предложили адекватную модель
молекулы ДНК, которая объяснила все
факты, связанные с функционированием
нуклеиновых кислот. Она показала, каким
образом молекула передает информацию и
воспроизводит сама себя. По сути дела, был
открыт способ записи и воспроизведения
генетической информации на молекулярном
уровне. Д. Уотсон и Ф. Крик сами не
проводили рентгеноструктурных
исследований нуклеиновых кислот, но
воспользовались данными М. Уилкинса и Р.
Френклин и работами Э. Чаргаффа.

8.

Белки
• Белки— высокомолекулярные органические
вещества, состоящие из альфа-аминокислот,
соединённых в цепочку пептидной связью. В
живых организмах аминокислотный состав
белков определяется генетическим кодом, при
синтезе в большинстве случаев используется
20 стандартных аминокислот. Множество их
комбинаций создают молекулы белков с
большим разнообразием свойств. Кроме того,
аминокислотные остатки в составе белка часто
подвергаются посттрансляционным
модификациям, которые могут возникать и до
того, как белок начинает выполнять свою
функцию, и во время его «работы» в клетке.
Часто в живых организмах несколько молекул
разных белков образуют сложные комплексы,
например фотосинтетический комплекс.

9.

Первая теория строения белка
• Начало химическому исследованию белков было
положено итальянский ученым Я.Б. Беккари. В
1754 г. он опубликовал отчёт о работе,
выполненной в 1728 г. Он выделил из пшеничной
муки клейкую массу — клейковину.
• В начале XIX в. появились более совершенные
методы элементного анализа веществ и начались
исследования элементного состава белков. В
последних обнаружили углерод, водород, азот,
кислород, серу и фосфор. Голландский химик и
врач Г. Я. Мульдер предложил первую теорию
строения белков.
• Исходя из исследований элементного состава,
Мульдер пришел к выводу, что все белки
содержат одну или несколько групп (радикалов)
С40H62N10O12, соединенных с серой или фосфором
или с тем и другим вместе. Он предложил для
обозначения этой группы термин «протеин», так
как считал, что это вещество «без сомнения,
важнейшее из всех известных тел органического
царства, и без него, как кажется, не может быть
жизни на нашей планете».
Якопо Бартоломео Беккари
Геррит Ян Мульдер

10.

Вторая теория строения белков
• Важную роль в изучении структуры
белков сыграло развитие методов их
разложения
кислотами
и
пищеварительными соками. В 1820
г. А. Браконно (Франция) подвергал
многочасовому
действию
серной
кислоты кожу и другие ткани
животных,
затем
нейтрализовал
смесь,
получал
фильтрат,
при
выпаривании
которого
выпадали
кристаллы вещества, названного им
гликоколом («клеевым сахаром»). Это
была
первая
аминокислота,
выделенная из белков. Ее структурная
формула установлена в 1846 г. К
концу XIX в. из белков было выделено
свыше десяти аминокислот.
• Вскоре
были
открыты
протеолитические ферменты— пепсин
(Т. Шванн, 1836) и трипсин (Л.
Корвизар, 1856), что привлекло
внимание к физиологии пищеварения
и анализу продуктов, образующихся в
ходе расщепления пищевых веществ.
Анри Браконно

11.

Пептидные связи между аминокислотами
• В 1950-х гг. была доказана трехуровневая
организация белковых молекул — наличие у них
первичной, вторичной и третичной структуры;
создается автоматический анализатор аминокислот
(С. Мур, У. Х. Стайн, 1950). В 60-х гг.
предпринимаются попытки химического синтеза
белков.
• Дальнейшие исследования структуры белка, работы
по химическому синтезу пептидов завершились
появлением пептидной гипотезы, согласно которой
все белки построены из аминокислот.
• Русский ученый-биохимик А.Я. Данилевский на
основании своих опытов в 1888 г. впервые высказал
гипотезу о пептидной связи между остатками
аминокислот в белковой молекуле.
• В 1899 г. исследованием белков занялись немецкие
химики-органики Эмиль Фишер и Франц Гофмейстер.
Они
высказали
предположение:
в
белках
аминокислоты связаны за счёт аминогруппы одной
кислоты и карбоксила другой. При образовании такой
связи выделяется молекула воды.
• Фишер экспериментально подтвердил существование
пептидной связи. Он 6 лет потратил на
доказательство своей теории и в 1907 г. получил
полипептид, состоящий из 19 остатков аминокислот.
Александр Яковлевич Данилевский

12.

Итоги исследований
В результате работ Э. Фишера стало ясно, что белки представляют
собой линейные полимеры а-аминокислот, соединенных друг с
другом амидной (пептидной) связью, а все многообразие
представителей этого класса соединений могло быть объяснено
различиями аминокислотного состава и порядка чередования
разных аминокислот в цепи полимера.
Позже, благодаря использованию физико-химических методов
анализа, была определена молекулярная масса многих белков,
установлена сферическая форма глобулярных белков, проведен
рентгеноструктурный анализ аминокислот и пептидов, разработаны
методы хроматографического анализа.
Первые исследования белков проводились со сложными
белковыми смесями, такими, как яичный белок, сыворотка крови,
экстракты из растительных и животных тканей, а иногда и цельные
ткани. Лишь в конце XIX в. получили распространение методы
разделения белков с помощью осаждения нейтральными солями.
В 30-е годы XX в. были получены первые белки в кристаллическом
состоянии. После 50-х годов начали применять современные
методы фракционирования — хроматографию на гидрофильных
ионообменниках, гель-фильтрацию («молекулярное просеивание»),
новые методы электрофореза и др.
Эмиль Герман Фишер

13.

Источники
1. https://upload.wikimedia.org
2. https://upload.wikimedia.org
3. http://info-farm.ru
4. http://unnatural.ru
5. http://www.asbmb.org
6. https://upload.wikimedia.org
7. http://www.peoples.ru
8. https://persons-info.com
9. http://hroniki.org
10. https://upload.wikimedia.org
11. http://3.bp.blogspot.com
12. http://res.cloudinary.com
13. https://cf.ppt-online.org
14. http://www.topreferat.znate.ru
15. http://www.achievement.org
16. http://www.klevoz.ru