ГЕНЕТИКА ВИРУСОВ Сбитнева Н Н 2012 г

ГЕНЕТИКА ВИРУСОВ Сбитнева Н. Н. 2012 г.

Генетика (от греч. génesis — происхождение) — наука о законах наследственности и изменчивости организмов.

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Основоположником науки – генетики является чешский естествоиспытатель Грегор Мендель. Он экспериментально показал, что материал генетической наследственности в клетках может быть разложен на элементарные единицы (гены ). Эти гены передаются из поколения в поколение без изменений и могут прослеживаться у потомков в форме признаков.

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Термин «ГЕН» впервые был предложен Вильгельмом Иогансоном в 1909 году.

В 1911 году американским ученым Т. Морганом была предложена хромосомная теория наследственности. В 40 -е годы прошлого столетия, благодаря изучению микроорганизмов были решены многие вопросы генетики и молекулярной биологии. Позднее было установлено, что материальной основой наследственности, определяющей генетические свойства всех организмов (в т. ч. и вирусов) является ДНК/РНК (открытие Триффитса).

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ - свойство организмов сохранять и передавать потомству характерные признаки, особенности строения, функционирования и индивидуального развития.

Вирусы позвоночных, как и более совершенные организмы, обладают двумя основными свойствами: - наследственностью - изменчивостью. У вирусов важным биологическим свойством является простота организации, многообразие форм и популяционная структура вирусов. По химической природе генетического материала вирусы делятся на 2 группы: РНК – и ДНК- геномные вирусы.

Строение нуклеиновых кислот Нуклеиновые кислоты ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота содержит генетическую информацию. РНК — рибонуклеиновая кислота, участвует в синтезе белка. Нуклеотиды – мономеры, из которых состоят нуклеиновые кислоты.

ДНК- структура Генетический материал многих вирусов представлен двойной цепью ДНК. Примечательно, что ДНК настолько компактно свернута в спираль, что в составе клеточного ядра ее диаметр составляет тысячную миллиметра. Две нити ДНК свернуты таким образом, что они формируют двойную спираль. В свою очередь, эта двойная спираль также свернута в спираль с тем, чтобы она могла разместиться внутри нуклеокапсида.

Строение нуклеотидов Каждый нуклеотид состоит из : - Фосфатной группы, - пятиуглеродного сахара (пентозы) , - азотсодержащего основания. Когда нуклеотиды полимеризуются - фосфатная группа одного нуклеотида связывается с сахаром другого нуклеотида, а последний - ковалентно связан с молекулой азотистого основания.

Строение нуклеотидов Нуклеотиды – присоединяются друг к другу таким образом, что фосфатная группа одного нуклеотида присоединяется ковалентно к сахару другого и образуют сахаро-фосфатный остов молекулы. Азотистые основания располагаются по одну сторону от сахаро-фосфатный остова.

Строение нуклеотидов

Состав нуклеотидов Дезоксиаденозинтрифосфат = д. АТФ Дезоксигуанозинтрифосфат = д. ГТФ Дезоксицитидинтрифосфат = д. ЦТФ Дезокситимидинтрифосфат = д. ТТФ

Образование цепи ДНК 5’-G-A-A-T-C-T-A-C-A-3’

Образование двухцепочечной ДНК. Принцип комплементарности. д. ЦМФ д. ГМФ д. АМФ д. ТМФ д. ГМФ д. ЦМФ д. ТМФ д. АМФ

Комплементарность – последовательность нуклеотидов в одной цепи, которая автоматически определяет строго соответствующую ей последовательность нуклеотидов в комплементарной ей цепи. Так азотистое основание Аденин (А) всегда взаимодействует только с комплементарным ему азотистым основанием Тимин (Т) в молекулах ДНК. Комплементарность оснований обеспечивается системой водородных связей

Различия между ДНК и РНК ДНК РНК Сахар Дезоксирибоза Рибоза Азотистые основания А, Т, Г, Ц А, У, Г, Ц Количество цепей в молекуле 99, 99% двойная спираль 0, 01% одноцепочечная 99, 99% одноцепочечная 0, 01% двухцепочечная Форма молекулы одноцепочечные – кольцевые. Большинство двухцепочечных – линейные, часть кольцевые Линейные молекулы

Репликация ДНК Репликацией ДНК называют процесс, осуществляемый комплексом ферментов и белков, суть которого в образовании идентичных копий ДНК для передачи генетической информации в поколениях клеток и организмов,

В наследственном аппарате вирусов используется неперекрывающийся триплетный код. Три нуклеотида в односпиральных молекулах или три пары нуклеотидов в двухспиральных молекулах НК кодирую одну аминокислоту. 1500 нуклеотидов(или пар) – кодируют вирусный пептид средней величины, состоящий из 500 аминокислот.

Геном вирусов (РНК/ДНК) - это единица структурной и функциональной наследственности Количество генов у РНК-вирусов колеблется от 5 до 15. У ДНК-вирусов количество генов - от 3 до 160. Совокупность всех генов вируса, составляющих данную популяцию, в вирусологии называется Генофондом вирусной популяции. Генофонд вирусной популяции обусловлен генотипом.

Генотип – это постоянное свойство вируса. Генотип меняется только в результате мутации. Мутационные изменения в геноме вируса ведут к изменению генотипа. Наследственная информация генома обеспечивает воспроизводимость вируса. Генотипическое разнообразие генофонда позволяет вирусам приспосабливаться и выживать в изменившихся условиях.

Фенотип – совокупность всех внешних и внутренних признаков и функций данного вируса. Фенотип вируса может изменяться в процессе его развития и под влиянием внешних условий. Изменчивость – это разнообразие признаков и свойств, присущих всем организмам, в т. ч. и вирусам. Изменчивость у вирусов выражена больше, чем у др. организмов.

Мутация - изменчивость, связанная с изменением самих генов. Она может иметь прерывистый, скачкообразный характер и приводить к стойким изменением наследственных свойств вирусов. Все мутации вирусов делятся на две группы: спонтанные и индуцированные.

РЕКОМБИНАЦИЯ (от лат. rе--приставка, означающая возобновление, повторностъ действия, и ср. -век. лат. combinatioсоединение). Для осуществления рекомбинации - у эукариот существует половой процесс, - у прокариот — конъюгация, трансформация и трансдукция, - у вирусов — совместная инфекция.

В результате смешанного заражения клетки двумя вирусами, имеющими некоторые общие черты (такие, как тип капсида или способность созревать путем почкования на плазматической мембране), некоторая часть потомства может приобретать фенотипические признаки обоих родителей, хотя их генотип остается неизмененным (гетерозиготность).

Трансформация — процесс: - поглощение клеткой организма свободной молекулы ДНК из среды, - Встраивание ДНК в геном клетки, - появлению у такой клетки новых для неё наследуемых признаков, характерных для организма - донора ДНК. Конъюгация (от лат. conjugatio — соединение) — это процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом.

Трансдукция (от лат. transductio — перемещение) - Процесс переноса бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом. - Общая трансдукция используется в генетике бактерий для картирования генома и конструирования штаммов.

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ