Курс Прикладная молекулярная биология Преподаватель д б н

Курс “Прикладная молекулярная биология” Преподаватель: д. б. н. , профессор Миронов Александр Сергеевич 1. Введение. Предмет, задачи и методы молекулярной биологии и генетики. 2. Молекулярные основы наследственности 2. 1. Различные виды нуклеиновых кислот 2. 2. Транскрипция 2. 3. Трансляция 2. 4. Репликация ДНК 2. 5. Рекомбинация 2. 6. Репарация ДНК 3. Мутационный процесс 4. Внехромосомные генетические элементы 5. Исследование структуры и функции гена 6. Регуляция экспрессии генов 7. Основы генной инженерии.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ 1859 1865 Charles Darwin Gregor Mendel 1869 1900 1902 1910 -1916 1913 1927 1931 1944 1953 1958 1961 1962 1966 1970 1972 1973 1977 1988 1995 Friedrich Miescher H. de Vries, C. Correns, E. von Tschermak Archibald Garrod Walter Sutton, Theodor Boveri Thomas Hunt Morgan, C. Bridges A. H. Sturtevant H. J. Muller H. Creighton, Barbara Mc. Clintock G. Beadle, E. L. Tatum O. Avery, C. Mc. Leod, M. Mc. Carty James Watson, Francis Crick M. Meselson, F. Stahl S. Brenner, M. Meselson F. Jacob J. Monod M. Nirenberg, G. Khorana Hamilton Smith Paul Berg Gobind Khorana H. Boyer, S. Cohen W. Gilbert and F. Sanger, P. Sharp, R. Roberts и др. Kary Mullis C. Venter, H. Smith 1997 F. Blattner, T. Honuchi и др. Ian Wilmut и др. 2001 C. Venter, F. Collins и др. публикация «О происхождении видов» принципы расщепления и независимого наследования признаков открытие ДНК переоткрытие законов Менделя о генетической природе заболеваний человека предложили хромосомную теорию гены расположены на хромосомах сконструировал первую генетическую карту индуцировал мутации рентгеновскими лучами физические доказательства рекомбинации гипотеза один ген – один фермент ДНК – носитель генетической информации расшифровка структуры ДНК доказательства полуконсервативной репликации ДНК открытие м. РНК, теория оперона завершение расшифровки генетического кода открытие ферментов – рестриктаз первая рекомбинантная ДНК in vitro синтез полноразмерного гена т. РНК первое применение плазмид для клонирования ДНК метод секвенирования ДНК открытие интронов разработка метода ПЦР секвенирование первых геномов: Hemophilus influenzae и Mycoplasma genitalium секвенирование генома Escherichia coli клонировали овечку Долли из клеток молочной железы расшифрован геном человека

Чарльз Дарвин - теория эволюции

ОСНОВАТЕЛЬ ГЕНЕТИКИ – ГРЕГОР МЕНДЕЛЬ

ПЕРЕОТКРЫТИЕ ЗАКОНОВ МЕНДЕЛЯ

ПРИМЕРЫ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ

ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ – Т. Г. МОРГАН

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ДНК – НОСИТЕЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ДНК – носитель наследственности Эксперимент Эвери, Маклеода и Маккарти

ТЕОРИЯ ОДИН ГЕН – ОДИН ФЕРМЕНТ 1 ГЕН 1 ФЕРМЕНТ ЦЕНТРАЛЬНАЯ ДОГМА МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ

РАСШИФРОВКА СТРУКТУРЫ ДНК

Российская школа генетики Кольцов Н. К. «Злой гений» российской генетики Лысенко Т. Д. Основатель Гос. НИИгенетика Серебровский А. С. Тимофеев-Ресовский Н. В. Четвериков С. С. Вавилов Н. И. Алиханян С. И.

Сравнительные размеры биологических объектов

СРАВНЕНИЕ РАЗМЕРОВ БАКТЕРИЙ И ВИРУСОВ

Сравнительные размеры геномов вирусов, про- и эукариот

Хронология секвенирования геномов

СТРОЕНИЕ КЛЕТОК ПРО- и ЭУКАРИОТ

Общий молекулярный состав клетки Тип макромолекул % от общего сухого веса Мол. вес (Да) Число молекул на клетку Кол-во разных молекул Белки 55. 0 4. 0 х 104 2 360 000 >1500 РНК 20. 5 1. 0 х 106 5. 0 х 105 3. 9 x 104 2. 5 x 104 8. 0 x 104 18 700 200 000 >1500 1 1 1 ~600 ДНК 3. 1 x 109 2 1 Липиды 9. 1 700 22 000 4 Липополисахариды 3. 4 4500 1 200 000 1 Пептидогликан 2. 5 (900)n 1 1 Гликоген 2. 5 1. 0 x 106 4500 1 Всего макромолекул: 96. 1 Растворимые молекулы 2. 9 Неорганические ионы 1. 0 Рибосомные 23 S 16 S 5 S т. РНК м. РНК Общий вес 100. 0

Понятие гена в "классической" и молекулярной генетике Классическая генетика Цистрон (функциональная единица) Мутон (единица мутации) Рекон (единица рекомбинации) Молекулярная генетика один ген (ДНК) - один белок (полипептидная цепь) расшифровка генетического кода

Элементы аппарата Прокариоты Эукариоты Гены Строение Стабильность Координация экспрессии Непрерывны Стабильны Гены образуют опероны Обычно содержат интроны. Возможны перестройки. Оперонов нет. У индуцибельных генов имеются регуляторные элементы. Одна, распознает промотор Три, распознают промотор с помощью -субъединицы транскрипционных факторов. Единый план строения; Промотоы генов, кодирующих белки, наличие двух консервативных последовательностей: TATAAT (-10) и TTGACA (-35) имеют одну консервативную TATAпоследовательность, а также мозаичный набор из разных боксов. Транскрипция Число РНК- полимераз Промоторы Терминатор транскрипции GC-богатая шпилька в м. РНК и затем Сайт AAUAAA в конце м. РНК последовательность из поли-U. Иногда зависит от факторов терминации ( Rho). Коллинеарна гену или оперону является сигналом для отщепления концевой части транскрипта и полиаденилирования м. РНК. Первичный транскрипт коллинеарен гену; на 5’-конце находится 7 -метилгуанозин, а на 3’-конце – полиадениловая цепочка. Зрелая м. РНК образуется в процессе сплайсинга. Трансляция Рибосомы 70 S (50 S + 30 S) Cайт связывания рибосом (SD) Последовательность AAGGAGGU и первые кодоны гена. Инициирующие кодоны Терминирующие кодоны AUG, иногда GUG или UUG UAG, UAA, UGA 80 S (60 S + 40 S) Посадка 40 S опосредована кэп-сайтом. Сборка целой рибосомы происходит на сайте GCC(A/G)CCAUGG, включающем инициирующий кодон. AUG UAG, UAA, UGA

ПРОКАРИОТЫ

ЭУКАРИОТЫ Открытие интронов: P. Sharp и R. Roberts 1977 г. (Нобелевская премия 1993 г. )