Нуклеиновые кислоты. ДНК и РНК

1.

II. Химический состав клетки
2. ДНК и РНК
НГУ
Профессор СУНЦ НГУ к. б. н. О. В. Саблина

2.

Различия в составе ДНК и РНК
А
Т
Г
Ц
А
У
Г
Ц
Дезоксирибоза
Рибоза

3.

ДНК
NH2
NH2
А
N
N
N
N
OH
N
O
P
OH
N
O
N
O
O
OH
H
H
H
OH
H
P
H3’
H
H
H
N
H
O
OH
N
O
P
O
H
H
H 2O
O
P
O
5’
H
OH
Ц
H
H
N
H
N
OH
O
OH
O
NH2
O
OH
NH2
N
O
H
O
H
H
OH
H
3’,5’-фосфодиэфирная
связь
H
Динуклеотид
O

4.

ДНК
Пары оснований
Водородные связи

5.

Принципы строения ДНК
1. Двуцепочечность
Ц
Г
Ц
Г
Т
А
Т
А
А
Т
Г
Ц
Ц
Г
2. Комплементарность
е
комплéкт
А=Т
Г=Ц
А+Г=Т+Ц
Правила Чаргаффа

6.

Принципы строения ДНК
А
Т
H
P
O
H
O
H
H
O
ON
O
N
OH
N
O
O
N
O
H
O
N
OH
HO
O
H
H
3’
P
H
N
NO
O
5’
H
H
5’
O
O
5’
3’ H
H
N
P
3’
H
N
O
O
H
H
H
H
O
H
H
1. Двуцепочечность
2. Комплементарность
3. Антипараллельность
O
O

7.

Двойная спираль ДНК
От 5′ -конца к 3’-концу
Сахарофосфатный
скелет
H
O-
O
-
O
H
O
P
N
3′-конец
N
O
O
N
N
H
N
N
O
H
P
O
N
O
O
N
H
N
H
H
N
N
O
N
P
O
O
O
O
O-
O
P
O
O-
O
H
-
O
N
O
N
O
O
N
O
O
0,34 нм
P
O
-
O-
O
N
O
O
O
N
N
H
N
N
H
N
N
O
O
P
-
H
2 нм
O
O
От 5′ -конца к 3’-концу
5′-конец

8.

Принципы строения ДНК
1. Двуцепочечность
2. Комплементарность
3. Антипараллельность

9.

Портрет
ДНК

10.

Хроматин
Хроматин

11.

Хроматин = ДНК + белки
гистоны
негистоновые белки
Компактизация (упаковка) ДНК
Хромосома – одна молекула ДНК,
упакованная с помощью белков

12.

Хромосомы можно видеть
только во время деления
клетки
Хромосомы человека

13.

Число хромосом (2n) – видовой признак
У человека 2n = 46 во всех клетках, кроме
В половых клетках n = 23.
половых.
Кошка 2n = 38
диплоидная
гаплоидная
Собака
2n
=
78
Почему?
Мышь 2n = 40
9 п. н.
ДНК гаплоидной клетки
человека
содержит
3,3∙10
Кролик 2n = 44
Одна Голубь
п. н. занимает
0.34 нм
2n = 80
~2
Длина всей ДНК диплоидной
Лук 2nклетки
= 16 человека – ?метра!
Картофель 2n = 48
Диаметр ядра ~ 5 мкм = 0.0005 см
Ананас 2n = 50
Как же хромосомы там помещаются
?

14.

Компактизация ДНК
Нуклеосома
Гистоны
I уровень
Нуклеосомная
нить

15.

Фибрилла
30 нм
II уровень
Фибрилла

16.

Фибрилла
Петли
III уровень
Петли
300 нм
Негистоновые белки

17.

Розетки петель
IV уровень
Розетки петель
700 нм

18.

Стопки розеток
V уровень
Стопки розеток

19.

Уровни компактизации ДНК
V уровень
Стопки розеток
IV уровень
Розетки
III уровень
Петли
II уровень
Фибрилла
I уровень
Нуклеосомная
нить

20.

Степень компактизации ДНК на всех уровнях –
примерно 10000 раз
Петли
ДНК
Бактерия
Белки

21.

Функция
хранение и передача
генетической
информации
в ряду поколений
ДНК

22.

РНК
Пентоза
Рибоза
O
Азотистые основания
N
N
O
H
O
H
H
O
H
OH
P
O
O
O
NH
OH
N
5’
H
Связи
NH2
N
O
3’
Цепь
А У Г Ц
NH
H
O
H
OH
O
одна
(не всегда)
O
H
P
O
OH
3′-5′-фосфодиэфирные

23.

Вторичная
структура
РНК
Двуцепочечные
участки
Третичная
структура

24.

А
У
Шпилька
Г
Ц
Ц
А
Г
У
А
Г
А
Ц
Ц
У
Г
Палиндром
ЦАГУГЦАУГЦААЦУГ
А роза упала на лапу Азора
Казак
Не гни папин ген
Ц А Г У Г Ц АА УУ ГГЦ А А Ц У Г
Ц
Г
У
Г
А
Ц
Ц
А
А
Ц
У
Г

25.

26.

Функции РНК:
1. Перенос информации от ДНК
к месту синтеза белка
Матричные (иформационные) РНК
мРНК
(иРНК)
2. Транспорт аминокислот к месту
тРНК
синтеза белка
Транспортные РНК
3. Обеспечение процесса синтеза белка
Рибосомные РНК
4. Регуляция активности генов
Малые (регуляторные) РНК
5. Каталитическая активность
рРНК
sРНК
рибозимы

27.

Задача № 1
Известна последовательность нуклеотидов
одной цепи двух участков ДНК.
…ААГАТТАЦАГТТТТАТАТТ………....АЦГЦЦАЦЦЦГТАЦЦГГЦТ…
1
2
Какой из этих участков будет быстрее
Денатурировать при повышении температуры?

28.

…ААГАТТАЦАГТТТТАТАТ…….
39
…ТТЦТААТГТЦААААТАТА……..
……АЦГЦЦАЦЦЦГТАЦЦГГЦТ…
49
...…ТГЦГГТГГГЦАТГГЦЦГА…

29.

Задача № 2
При определении нуклеотидного состава
нуклеиновой кислоты одного из вирусов
обнаружили, что в нее входит 14% урацила
и
РНК
26% гуанина. Что можно сказать о строении
генома этого вируса?
Геном: одноцепочечная
РНК
Если РНК двуцепочечная, то : У=А; Г=Ц.
У + Ц + А + Г = 100%.
А у нас : 14+26+14+26=80

30.

Задача № 3
Молекулярная масса молекулы ДНК
составляет 386 400, средняя молекулярная
масса нуклеотида – 345. Какова длина этой
молекулы?
386 400 : 345 = 1120 нуклеотидов
1120 нуклеотидов × 0,34 нм = 380 нм
ДНК двуцепочечна
Длина молекулы 190 нм