Лекция № 3 версия для студентов

1.

Татьяна Андреевна,
учитель биологии 1 кв. к.
Структурно-функциональные
факторы наследственности

2.

Опрос
1. Какова роль биологии как науки?( минимум три значения)
2. Какие науки входят в изучение науки биологии?
3. Перечислите основные свойства живого.
4. Какие уровни организации живой материи существуют?
5. С чего началось развитие знаний о клетке? Назовите
основные события, учёных и даты открытий, связанных с
клеткой.
6. Каковы основные различия между эукариотами и
прокариотами? Чем отличаются друг от друга клетки растеня,
животных и грибов?
2

3.

Лекция № 3
Раздел 1. Клетка – структурно-функциональная единица живого
Тема 1.3. Структурно-функциональные факторы наследственности
1. Хромосомная теория Т. Моргана.
2. Строение хромосом.
3. Хромосомный набор клеток, гомологичные и негомологичные
хромосомы, гаплоидный и
диплоидный набор.
4. Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК.
5. Матричные процессы в клетке: репликация, биосинтез
белка, репарация.
6. Генетический код и его свойства.
3

4.

1) Хромосомная теория Т. Моргана
Генетика – наука о наследственности и изменчивости.
4

5.

1) Хромосомная теория Т. Моргана
Становление хромосомной теории:
1. В результате проведения экспериментов на плодовых мушках американский
генетик Томас Морган сформулировал закон сцепленного наследования:
«Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно и образуют одну
группу сцепления; частота сцепленного наследования зависит от расстояния между
генами (чем ближе гены, тем чаще они наследуются вместе)»
2.
Данный
закон
был
положен
в
основу
хромосомной теории наследственности.
3. Хромосомная теория наследственности была
сформулирована в 1915 г.
Т. Морган
(1866 –
5

6.

1) Хромосомная теория Т. Моргана
Основные положения хромосомной теории наследственности:
1. Гены занимают в хромосомах определённые места – локусы.
2. Аллельные гены находятся в одинаковых локусах гомологичных
хромосом.
3. Гены, локализованные в одной хромосоме, в основном наследуются
вместе.
4. Частота кроссинговера определяется расстоянием между генами в
хромосоме.
6

7.

2) Строение хромосом
7

8.

3) Хромосомный набор клеток, гомологичные и негомологичные
хромосомы, гаплоидный и диплоидный набор
Хромосомный набор клеток – совокупность хромосом, заключённая в
ядре любой клетки тела растительного или животного организма;
характеризуется постоянным для каждого биологического вида числом
хромосом, определённой их величиной и морфологическими особенностями.
Количество, размеры и форма хромосом уникальны для каждого вида.
Совокупность всех признаков (качественных и количественных)
хромосомного набора, характерного для того или иного вида, называются
кариотипом.
8

9.

3) Хромосомный набор клеток, гомологичные и негомологичные
хромосомы, гаплоидный и диплоидный набор
9

10.

3) Хромосомный набор клеток, гомологичные и негомологичные
хромосомы, гаплоидный и диплоидный набор
Гомологичные хромосомы – пары хромосом, одинаковых по размерам,
форме
и
набору
генов.
Аллельные
гены
занимают
одинаковые
локусы
в
гомологичных хромосомах.
Негомологичные хромосомы – хромосомы, которые содержат неисходные
гены и не конъюгируют при мейозе.
10

11.

3) Хромосомный набор клеток, гомологичные и негомологичные
хромосомы, гаплоидный и диплоидный набор
Гаплоидный набор хромосом – одинарный набор хромосом, не кратный
двум (1n).
Диплоидный набор хромосом – двойной набор хромосом, кратный двум
(2n).
11

12.

3) Хромосомный набор клеток, гомологичные и негомологичные
хромосомы, гаплоидный и диплоидный набор
Гаплоидные клетки человека имеют 1 набор из 23 хромосом:
неполовые хромосомы: 22 аутосомы.
половые хромосомы: 1 гоносома (половая).
Диплоидные клетки людей содержат 23 пары или 46 хромосом:
неполовые хромосомы: 22 пары, состоящие из 44 аутосом.
половые хромосомы: 1 пара, включающая 2 гоносомы.
12

13.

4) Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК
ДНК
–
дезоксирибонуклеиновая
кислота;
полинуклеотид;
каждый
нуклеотид (мономер) ДНК содержит:
- пятиуглеродный сахар – дезоксирибозу.
- один остаток фосфорной кислоты.
- азотистое основание: аденин, гуанин, цитозин или тимин.
13

14.

4) Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК
Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах
клеток (ядерная ДНК).
Небольшое количество ДНК содержится в
митохондриях и пластидах (внеядерная ДНК).
Молекула ДНК образована
двумя полинуклеотидными цепочками, закрученными в
спираль.
Цепочки в молекуле ДНК противоположно
направлены.
Остов цепей ДНК образован
сахарофосфатными остатками, а азотистые основания
обоих цепей располагаются в соответствии с правилом
комплиментарности (правило Чаргаффа).
14

15.

4) Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК
Правило комплиментарности (правило Чаргаффа):
Напротив цитозина одной цепи ДНК находится гуанин другой цепи, а
напротив аденина – тимин.
т.е.
Соотношение цитозиновых нуклеотидов в каждой молекуле ДНК равно
количеству гуаниновых (Ц=Г), а количество адениновых равно количеству
тиминовых (А=Т).
15

16.

4) Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК
Между
азотистыми
основаниями
двух
цепей
ДНК
устанавливаются
водородные связи:
- между аденином и тимином таких связей две.
- между гуанином и цитозином таких связей три.
16

17.

4) Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК
Химическая структура ДНК:
17

18.

4) Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК
РНК –
рибонуклеиновая кислота; биополимер, представляющий собой одну цепочку
нуклеотидов;
каждый нуклеотид (мономер) РНК содержит:
- пятиуглеродный сахар – рибозу.
- остаток фосфорной кислоты.
- азотистое основание: аденин, гуанин, цитозин или урацил.
18

19.

4) Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК
В клетках молекулы РНК содержатся в ядрах, цитоплазме, рибосомах,
митохондриях, хлоропластах.
Образование полимера РНК происходит так же, как у ДНК – за счёт
ковалентных
связей
между
углеводом
рибозой
одного
нуклеотида
и
фосфорной кислоты другого.
19

20.

4) Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК
В клетках молекулы РНК содержатся в ядрах, цитоплазме, рибосомах,
митохондриях, хлоропластах.
Образование полимера РНК происходит так же, как у ДНК – за счёт
ковалентных
связей
фосфорной
кислоты
между
углеводом
другого.
РНК
рибозой
бывает
одного
нуклеотида
информационной
и
(иРНК),
транспортной (тРНК) и рибосомальной (рРНК).
иРНК
комплементарна
матричной ДНК, а
тРНК
комплементарна
иРНК
20

21.

5) Матричные процессы в клетке: репликация, биосинтез белка, репарация
Основная функция ДНК –
передача наследственной информации.
При
делении
клетки
происходит
самовоспроизведение
ДНК
–
репликация – удвоение (копирование) молекулы ДНК.
21

22.

5) Матричные процессы в клетке: репликация, биосинтез белка, репарация
Биосинтез белка:
Каждая клетка содержит тысячи белков. Свойства белков зависят от
их первичной структуры (т.е. порядка соединения аминокислотных остатков
в молекулах).
Информация о первичной структуре всех белков организма
закодирована последовательностью нуклеотидов, образующих молекулы ДНК.
В молекулах выделяют гены. Каждый ген соответствует одному белку.
Ген – единица наследственности, представляющая собой участок ДНК,
в котором закодирована первичная структура молекул одного белка.
В одной молекуле ДНК содержится много генов. Все гены одного
организма образуют генотип.
22

23.

5) Матричные процессы в клетке: репликация, биосинтез белка, репарация
Процесс биосинтеза белка состоит из двух этапов:
I. Транскрипция – процесс переписывания наследственной информации
с молекулы ДНК на информационную (матричную) РНК (в ядре).
II. Трансляция – перевод информации, закодированной в иРНК, в
первичную структуру молекулы белка (на рибосоме в цитоплазме).
23

24.

5) Матричные процессы в клетке: репликация, биосинтез белка, репарация
Процесс биосинтеза белка состоит из двух этапов:
I. Транскрипция – процесс переписывания наследственной информации
с молекулы ДНК на информационную (матричную) РНК (в ядре).
II. Трансляция – перевод информации, закодированной в иРНК, в
первичную структуру молекулы белка (иРНК транспортируется к рибосоме в
цитоплазме,
там
может
образовываться
целый
комплекс
из
множества
рибосом (полисомы) на одной иРНК).
24

25.

5) Матричные процессы в клетке: репликация, биосинтез белка, репарация
Репарация ДНК:
Репарацией называется процесс устранения повреждений нуклеотидной
последовательности
ДНК;
осуществляется
особыми
ферментными
системами
клетки (ферменты репарации).
Основные этапы репарации:
I. ДНК-репарирующие нуклеазы распознают и удаляют повреждённый
участок, в
результате чего в цепи ДНК образуется разрыв.
II. ДНК-полимераза заполняет данный разрыв, копируя информацию со
второй
(неповреждённой) цепи.
III. ДНК-лигаза «сшивает» нуклеотиды, завершая процесс репарации.
25

26.

6) Генетический код и его свойства
Генетический
код
–
система
записи
генетической
информации
о
порядке расположения аминокислот в белках в виде последовательности
нуклеотидов в ДНК или РНК.
Каждая аминокислота белка закодирована в ДНК триплетом – тремя
расположенными подряд нуклеотидами. Каждому триплету соответствует одна
аминокислота в молекуле белка.
Так
как
ДНК
состоит
из
четырёх
видов
нуклеотидов,
то
число
возможных сочетаний из 4 по 3 равно 43 = 64 .
Благодаря
множеству
подобных
комбинаций
наследственной
информации
оказывается
более
хранение
и
передача
надёжной
–
свойство
вырожденности генетического кода.
26

27.

6) Генетический код и его свойства
Основные свойства генетического кода:
1. Триплетность – каждую аминокислоту кодируют три нуклеотида,
расположенных
2.
подряд.
Универсальность
–
человека) используют единый
все
живые
организмы
(от
бактерий
до
генетический код.
3. Вырожденность – одна аминокислота может кодироваться не одним,
а несколькими
триплетами.
4. Неперекрываемость – каждый нуклеотид входит в состав только
одного кодового
5.
триплета.
Однозначность
–
каждый
триплет
соответствует
только
одной
аминокислоте.
27

28.

Практическая часть
• Сделать тренировочное задание
• Выполнить Практическую работу № 2

29.

Задание 1. Решить задачи на установление
последовательности нуклеотидов в ДНК, и-РНК
1)Решение:
и-РНК Г-А-У-У- Г-Г-У-А-У-Ц-А-А- Ц- У- Ц
2) Решение:
ДНК Г-Ц-Ц-Т-А-Ц-Т-А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-А-Т-А-Г-Т-Г-АГ

30.

Задание 2. Решить задачи на вычисление
количества нуклеотидов, их процентное
соотношение в цепи ДНК, и-РНК
1) Решение
Т=А (22%+22%=44%)
Г=Ц(100%-44%=56%/2=28%)
Ответ: А= 22%, Г и Ц= 28%
2)Решение
Ц- 30% =1500 нуклеотидов, Ц=Г (30%=1500 нуклеотидов)
Ц+Г= 30%+30%=60%(3000 нуклеотидов)
А=Т 100%-60%=40%/2=20% (1000 нуклеотидов)
Ответ: А и Т=20%(1000 нуклеотидов на каждого), Г=30%(1500 нуклеотидов)

31.

Задание 3. Решить задачи на
определение длины ДНК, и-РНК
1)Решение:
60*0,34 нм= 20,4 нм
Ответ:20,4 нм длина этого участка
2)Решение:
544 нм/0,34=1600 нуклеотидов
Ответ:1600 нуклеотидов в и-РНК
3)Решение:
Ц=Г=650 нуклеотидов
А=Т=3000- (650+650)=1700/2=850 нуклеотида
3000*0,34 нм=1020 нм Ответ: Г= 650 нуклеотидов, А и Т= по 850
нуклеотидов, 1020 нм длина цепи

32.

Задание 4. Решить задачи на
определение массы ДНК, и-РНК
Решение:
• а) т-РНК (90 мононуклеотидных остатков)
длина=90*0,34=30,6 нм
масса=90*345 г/моль=31.050 г/моль
б) рибонуклеазу (124 аминокислотных остатка);
длина=124*3*0.34=126,48 нм
масса=124*3*345 г/моль= 128.340 г/моль
• в) миозин (1800 аминокислотных остатков)
длина=1800*3*0.34=1836 нм
масса=1800*3*345 г/моль= 1.863.000
г/моль

33.

Задание 5. Решить задачи на определение
последовательности аминокислот в белке
1)Последовательность и-РНК: АГЦ ЦАГ УУГ ААУ ЦАЦ ЦУУ ЦГА
Последовательность аминокислот: Серин — Глутамин — Лейцин —
Аспарагин — Гистидин — Лейцин — Аргинин
2)и-РНК: Г Г У У А У Ц Г У Г Ц У У Г У
ДНК: Ц Ц А А Т А Г Ц А Ц Г А А Ц А
Одна из возможных последовательностей
3) Правая (матричная) цепь ДНК: АЦЦ ТТЦ ГАГ АТА АГТ ТГА
Последовательность и-РНК: УГГ ААГ ЦУЦ УАУ УЦА АЦУ
Структура фрагмента белка, синтезированного по правой цепи ДНК,
следующая:
Триптофан — Лизин — Лейцин — Тирозин — Серин — Треонин