Молбио 3 4

1. Молекулярная биология

2. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

3. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

A
Т
T
А
Г
Ц
• Линейный полимер из
нуклеотидов (А,T, Г, Ц)
• Дезокисрибоза в составе
нуклеотидов
• Сахарофосфатный остов
• 5’ и 3’ концы
• Две цепи соединены
водородными связями
• Комплементарные пары
оснований
• Цепи антипараллельны
• Молекула очень стабильна

4. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

A
Т
T
А
Г
Ц
• Линейный полимер из
нуклеотидов (А,T, Г, Ц)
• Дезоксирибоза в составе
нуклеотидов
• Сахарофосфатный остов
• 5’ и 3’ концы
• Две цепи соединены
водородными связями
• Комплементарные пары
оснований
• Цепи антипараллельны
• Молекула очень стабильна

5. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

A
Т
T
А
фосфодиэфирная
связь
Г
Ц
• Линейный полимер из
нуклеотидов (А,T, Г, Ц)
• Дезоксирибоза в составе
нуклеотидов
• Сахарофосфатный остов
• 5’ и 3’ концы
• Две цепи соединены
водородными связями
• Комплементарные пары
оснований
• Цепи антипараллельны
• Молекула очень стабильна

6. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

Дезоксирибонуклеиновая кислота
5’ конец
(ДНК)
3’ конец
A
Т
T
А
фосфодиэфирная
связь
Г
Ц
3’ конец
5’ конец
• Линейный полимер из
нуклеотидов (А,T, Г, Ц)
• Дезоксирибоза в составе
нуклеотидов
• Сахарофосфатный остов
• 5’ и 3’ концы
• Две цепи соединены
водородными связями
• Комплементарные пары
оснований
• Цепи антипараллельны
• Молекула очень стабильна

7. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

Дезоксирибонуклеиновая кислота
5’ конец
(ДНК)
3’ конец
A
Т
водородные связи
T
А
фосфодиэфирная
связь
Г
Ц
3’ конец
5’ конец
• Линейный полимер из
нуклеотидов (А,T, Г, Ц)
• Дезоксирибоза в составе
нуклеотидов
• Сахарофосфатный остов
• 5’ и 3’ концы
• Две цепи соединены
водородными связями
• Комплементарные пары
оснований
• Цепи антипараллельны
• Молекула очень стабильна

8. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

Дезоксирибонуклеиновая кислота
5’ конец
(ДНК)
3’ конец
A
Т
T
А
фосфодиэфирная
связь
Г
Ц
3’ конец
5’ конец
• Линейный полимер из
нуклеотидов (А,T, Г, Ц)
• Дезоксирибоза в составе
нуклеотидов
• Сахарофосфатный остов
• 5’ и 3’ концы
• Две цепи соединены
водородными связями
• Комплементарные пары
оснований
• Цепи антипараллельны
• Молекула очень стабильна

9. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

Дезоксирибонуклеиновая кислота
5’ конец
(ДНК)
3’ конец
A
Т
5’
3’
3’
T
5’
А
фосфодиэфирная
связь
Г
Ц
3’ конец
5’ конец
• Линейный полимер из
нуклеотидов (А,T, Г, Ц)
• Дезоксирибоза в составе
нуклеотидов
• Сахарофосфатный остов
• 5’ и 3’ концы
• Две цепи соединены
водородными связями
• Комплементарные пары
оснований
• Цепи антипараллельны
• Молекула очень стабильна

10. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

Дезоксирибонуклеиновая кислота
5’ конец
(ДНК)
3’ конец
A
Т
5’
3’
3’
T
5’
А
фосфодиэфирная
связь
Г
Ц
3’ конец
5’ конец
• Линейный полимер из
нуклеотидов (А,T, Г, Ц)
• Дезоксирибоза в составе
нуклеотидов
• Сахарофосфатный остов
• 5’ и 3’ концы
• Две цепи соединены
водородными связями
• Комплементарные пары
оснований
• Цепи антипараллельны
• Молекула очень стабильна

11. Функции ДНК

12. Функции ДНК

Репликация ДНК
• Хранение и передача
наследственной информации
(полуконсервативный механизм
репликации - удвоения ДНК,
матричный синтез)
• ДНК: Хромосомы в ядре,
кольцевая – митохондрии,
кольцевая - хлоропласты

13. Функции ДНК

Репликация ДНК
• Хранение и передача
наследственной информации
(полуконсервативный механизм
репликации - удвоения ДНК,
матричный синтез)
ДНК: Хромосомы в ядре, кольцевая
– митохондрии,
кольцевая - хлоропласты
Ядро
Митохондрия
Хлоропласт

14.

Правила Чаргаффа

15.

Правила Чаргаффа
1. Содержание оснований в ДНК разных видов, как
правило, различается
2. Образцы ДНК, выделенные из разных тканей
организмов одного вида, имеют одинаковый
состав оснований
3. Состав оснований ДНК конкретного вида не
зависит от возраста, питания, окружающей среды
4. Во всех клеточных ДНК вне зависимости от вида, к
которому принадлежит организм, число остатков
аденозина равно числу остатков тимидина (A = T),
а число остатков гуанозина равно числу остатков
цитидина (G = C)

16.

Правила Чаргаффа
1. Содержание оснований в ДНК разных видов, как
правило, различается
2. Образцы ДНК, выделенные из разных тканей
организмов одного вида, имеют одинаковый
состав оснований
3. Состав оснований ДНК конкретного вида не
зависит от возраста, питания, окружающей среды
4. Во всех клеточных ДНК вне зависимости от вида, к
которому принадлежит организм, число остатков
аденозина равно числу остатков тимидина (A = T),
а число остатков гуанозина равно числу остатков
цитидина (G = C)

17.

Правила Чаргаффа
1. Содержание оснований в ДНК разных видов, как
правило, различается
2. Образцы ДНК, выделенные из разных тканей
организмов одного вида, имеют одинаковый
состав оснований
3. Состав оснований ДНК конкретного вида не
зависит от возраста, питания, окружающей среды
4. Во всех клеточных ДНК вне зависимости от вида, к
которому принадлежит организм, число остатков
аденозина равно числу остатков тимидина (A = T),
а число остатков гуанозина равно числу остатков
цитидина (G = C)

18.

Правила Чаргаффа
1. Содержание оснований в ДНК разных видов, как
правило, различается
2. Образцы ДНК, выделенные из разных тканей
организмов одного вида, имеют одинаковый
состав оснований
3. Состав оснований ДНК конкретного вида не
зависит от возраста, питания, окружающей среды
4. Во всех клеточных ДНК вне зависимости от вида, к
которому принадлежит организм, число остатков
аденозина равно числу остатков тимидина (A = T),
а число остатков гуанозина равно числу остатков
цитидина (G = C)

19. Гены и геномы

20. Гены и геномы

Ген – участок ДНК, кодирующий информацию
о последовательности аминокислот в одной
молекуле белка
Ген
Белок

21. Гены и геномы

Ген – участок ДНК, кодирующий информацию
о последовательности аминокислот в одной
молекуле белка
Геном – совокупность всей наследственной
информации (ДНК) в клетке
Ген
Белок

22. Гены и геномы

Ген – участок ДНК, кодирующий информацию
о последовательности аминокислот в одной
молекуле белка
Ген
Геном – совокупность всей наследственной
информации (ДНК) в клетке
Бактерия E. coli
Количество генов ~ 4 500
Геном
Кольцевая ДНК,
5х106
Человек
~ 23 000
Линейная ДНК,
46 хромосом
(молекул ДНК),
3х109
Белок

23. Гены и геномы

Ген – участок ДНК, кодирующий информацию
о последовательности аминокислот в одной
молекуле белка
Ген
Геном – совокупность всей наследственной
информации (ДНК) в клетке
Бактерия E. coli
Количество генов ~ 4 500
Геном
Кольцевая ДНК,
5х106
Человек
~ 23 000
Линейная ДНК,
46 хромосом
(молекул ДНК),
3х109
Белок

24. Гены и геномы

Ген – участок ДНК, кодирующий информацию
о последовательности аминокислот в одной
молекуле белка
Ген
Геном – совокупность всей наследственной
информации (ДНК) в клетке
Бактерия E. coli
Количество генов ~ 4 500
Геном
Кольцевая ДНК,
5х106
Человек
~ 23 000
Линейная ДНК,
46 хромосом
(молекул ДНК),
3х109
Белок

25. Гены и геномы

Ген – участок ДНК, кодирующий информацию
о последовательности аминокислот в одной
молекуле белка
Ген
Геном – совокупность всей наследственной
информации (ДНК) в клетке
Бактерия E. coli
Количество генов ~ 4 500
Геном
Кольцевая ДНК,
5х106
Человек
~ 23 000
Линейная ДНК,
46 хромосом
(молекул ДНК),
3х109
Белок

26. Гены и геномы

Ген – участок ДНК, кодирующий информацию
о последовательности аминокислот в одной
молекуле белка
Ген
Геном – совокупность всей наследственной
информации (ДНК) в клетке
Бактерия E. coli
Количество генов ~ 4 500
Геном
Кольцевая ДНК,
5х106
Человек
~ 23 000
Линейная ДНК,
46 хромосом
(молекул ДНК),
3х109
Белок

27. Реализация наследственной информации

28. Реализация наследственной информации

Основная догма молекулярной биологии

29. Реализация наследственной информации

Основная догма молекулярной биологии
репликация ДНК
репарация ДНК
генетическая
рекомбинация
5’
3’
ДНК
3’
5’

30. Реализация наследственной информации

Основная догма молекулярной биологии
репликация ДНК
репарация ДНК
генетическая
рекомбинация
ДНК
5’
3’
5’
3’
5’
синтез РНК
(транскрипция)
РНК
3’

31. Реализация наследственной информации

Основная догма молекулярной биологии
репликация ДНК
репарация ДНК
генетическая
рекомбинация
ДНК
5’
3’
3’
5’
синтез РНК
(транскрипция)
РНК
5’
3’
синтез белка
(трансляция)
H2N
Белок
COOH
аминокислоты

32. Реализация наследственной информации

Основная догма молекулярной биологии
репликация ДНК
репарация ДНК
генетическая
рекомбинация
ДНК
5’
3’
ген А
3’
5’
синтез РНК
(транскрипция)
РНК
5’
3’
синтез белка
(трансляция)
H2N
Белок
COOH
аминокислоты
ген B
ген C

33. Реализация наследственной информации

Основная догма молекулярной биологии
репликация ДНК
репарация ДНК
генетическая
рекомбинация
ДНК
5’
3’
ген А
ген B
3’
5’
синтез РНК
(транскрипция)
РНК
5’
3’
синтез белка
(трансляция)
H2N
Белок
COOH
аминокислоты
экспрессия генов
ген C

34. Реализация наследственной информации

Основная догма молекулярной биологии
репликация ДНК
репарация ДНК
генетическая
рекомбинация
ДНК
5’
3’
ген А
ген B
ген C
3’
5’
синтез РНК
(транскрипция)
РНК
5’
экспрессия генов
3’
синтез белка
(трансляция)
H2N
Белок
COOH
аминокислоты
белок А
белок B
белок C

35.

Экспрессия генетической
информации

36.

Экспрессия генетической
информации
У прокариот
ДНК
транскрипция
мРНК
трансляция
белок

37.

Экспрессия генетической
информации
У прокариот
У эукариот
ДНК
транскрипция
ДНК
транскрипция
мРНК
мРНК
ядро
трансляция
белок
трансляция
цитоплазма
белок

38. Репликация ДНК

39. Репликация ДНК

- Удвоение ДНК
- Матричный синтез – использование материнской
цепи для синтеза дочерней путём постановки
комплементарных нуклеотидов

40. Репликация ДНК

- Удвоение ДНК
- Матричный синтез – использование материнской
цепи для синтеза дочерней путём постановки
комплементарных нуклеотидов
- Участие ферментов (ДНК полимеразы и др.)

41. Репликация ДНК

- Удвоение ДНК
- Матричный синтез – использование материнской
цепи для синтеза дочерней путём постановки
комплементарных нуклеотидов
- Участие ферментов (ДНК полимеразы и др.)

42.

Полуконсервативная модель
репликации

43.

Полуконсервативная модель
репликации
Предложена в 1953 г. – Джеймсом Уотсоном и
Френсисом Криком

44.

Полуконсервативная модель
репликации
Предложена в 1953 г. – Джеймсом Уотсоном и
Френсисом Криком
5’
3’
3’
5’
родительская двойная
спираль ДНК

45.

Полуконсервативная модель
репликации
Предложена в 1953 г. – Джеймсом Уотсоном и
Френсисом Криком
матричная цепь
5’
3’
5’
3’
3’
5’
родительская двойная
спираль ДНК
5’
3’
новая цепь
новая цепь
матричная цепь
3’
5’
3’
5’

46.

Модели репликации ДНК

47.

Модели репликации ДНК
Консервативная
модель

48.

Модели репликации ДНК
Консервативная
модель
Полуконсервативная
модель

49.

Модели репликации ДНК
Консервативная
модель
Полуконсервативная
модель
Дисперсионная
модель

50. Мутации

Генные
• Изменения
последовательности
нуклеотидов
(Замена нуклеотида,
делеция и др.)
Хромосомные
• Перестройки внутри
хромосом
(Делеция, дупликация,
транслокация и др.)
Геномные
• Изменение числа
хромосом
(Полисомия, моносомия,
полиплоидия и др.)

51.

Мутации
Спонтанные
Индуцированные
Мутагенез – процесс возникновения мутаций
Мутагены – вещества и воздействия,
вызывающие возникновение мутаций
Физические
Химические
Биологические
Ионизирующее излучение
(Гамма-излучение,
рентгеновское
излучение), УФ-излучение
Азотистая кислота,
формальдегид,
нитрозосоединения, яды
(колхицин), алкоголь,
компоненты табачного
дыма
Вирусы, транспозоны,
фаги

52. Воздействие мутагенов вызывает повреждение ДНК

При воздействии
УФ-излучения в ДНК
образуются тиминовые
димеры

53. Воздействие мутагенов вызывает повреждение ДНК

При воздействии ионизирующего излучения
образуются двунитевые разрывы ДНК

54. Воздействие мутагенов вызывает повреждение ДНК

При воздействии ионизирующего излучения
образуются двунитевые разрывы ДНК
гамма-излучение
ДНК

55. Воздействие мутагенов вызывает повреждение ДНК

При воздействии ионизирующего излучения
образуются двунитевые разрывы ДНК
гамма-излучение
ДНК
двунитевой разрыв

56. Генная инженерия, геномика, протеомика

57. Генная инженерия

58. Генная инженерия

Генная инженерия – совокупность методов и
технологий манипулирования генами и
молекулами ДНК

59. Генная инженерия

Генная инженерия – совокупность методов и
технологий манипулирования генами и
молекулами ДНК
Биотехнология – дисциплина, изучающая
применение особенностей живых организма для
решения технологических задач и создание
организмов с заданными свойствами

60. Эндонуклеазы рестрикции (рестриктазы)

…GAATTC…
…CTTAAG…
«Липкие концы»
…GAATTC…
…CTTAAG…
…G
AATTC…
…CTTAA
G…

61. Эндонуклеазы рестрикции (рестриктазы)

Эндонуклеазы рестрикции – ферменты,
расщепляющие ДНК по определённой
палиндромной последовательности
…GAATTC…
…CTTAAG…
«Липкие концы»
…GAATTC…
…CTTAAG…
…G
AATTC…
…CTTAA
G…

62. Эндонуклеазы рестрикции (рестриктазы)

Эндонуклеазы рестрикции – ферменты,
расщепляющие ДНК по определённой
палиндромной последовательности
…GAATTC…
…CTTAAG…
«Липкие концы»
…GAATTC…
…CTTAAG…
…G
AATTC…
…CTTAA
G…

63. Плазмиды – бактериальные кольцевые молекулы ДНК

64. Плазмиды – бактериальные кольцевые молекулы ДНК

Плазмида
Рестриктаза 1
Рестриктаза 2
ДНК
Рестриктаза 1
Рестриктаза 2

65. Плазмиды – бактериальные кольцевые молекулы ДНК

Вектор
Плазмида
Рестриктаза 1
Рестриктаза 2
Вставка
ДНК
Рестриктаза 1
Рестриктаза 2

66. Плазмиды – бактериальные кольцевые молекулы ДНК

Вектор
Рекомбинантная
плазмида
Плазмида
Рестриктаза 1
Рестриктаза 2
Вставка
Вставка
ДНК
Рестриктаза 1
Рестриктаза 2

67. Клонирование ДНК

68. Клонирование ДНК

Плазмида
Бактерия Е. coli

69. Клонирование ДНК

Плазмида
Бактерия Е. coli
Трансформация

70. Клонирование ДНК

Плазмида
Бактерия Е. coli
Трансформация
Культивирование
бактерий

71. Клонирование ДНК

Плазмида
Бактерия Е. coli
Трансформация
Культивирование
бактерий
Выделение
плазмиды