Лекция 3 Клеточный уровень организации живого Цитоплазма

Лекция № 3 Клеточный уровень организации живого. Цитоплазма и ее компоненты. Структура и функции клеточного ядра. Физико химическая организация ДНК.

План: 1. Структура и функции клеточного ядра. 2. Физико химическая организация ДНК. Модель Д. Уотсона и Ф. Крика. 3. Строение и функции РНК. 4. Уровни упаковки генетического материала.

Ядерная оболочка Ядерный сок (кариоплазма) Ядрышки Клеточное ядро

Биологическое значение ядра: 1. Регуляция всех жизненных функций клетки. 2. Передача наследственной информации. 3. Участие в физиологической и репаративной регенерации клеток и тканей.

В зависимости от цикла жизнедеятельности клетки различают ядро: Интерфазное. Функция: метаболическая.

Митотическое. Функция: генетическая.

Ядро клетки

Ядро клетки

Хромосомы ядра (хроматин)

Розалин Франклин в 1953 г. разработала технику рентгено-структурного анализа ДНК и сделала предположение о двунитевой структуре молекулы ДНК

В 1953 г. два молодых ученых из Кембриджского университета Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик представили модель молекулы ДНК, построенную по принципу комплементарности и антипараллельности.

Хроматин – дезоксирибонуклеопротеид ДНК - 30 - 40 % Гистоновые белки - до 40% Негистоновые белки - 20% Соотношение гистоновых белков и ДНК – 1 : 1 Рибонуклеопротеид (РНП) - 1 - 5 % Фосфолипиды, полисахариды, металлы и др.

ДНК – это полимер, состоящий из мономеров – нуклеотидов. Каждый нуклеотид включает три основные компонента: 1) азотистое основание (аденин, гуанин, цитозин, тимин); 2) сахар (дезоксирибоза); 3) остаток фосфорной кислоты.

Азотистые основания: Пурины Сахара: Пиримидины

Азотистое основание: Пурин – A и G Пиримидин – C и T Остаток фосфорной кислоты Сахар: дезоксирибоза Фрагмент полимерной цепочки ДНК

Схематическое изображение соединения нуклеотидных звеньев в полинуклеотидную цепь нуклеиновой кислоты: в молекулах ДНК: R — водород, в молекулах РНК — ОН-группа (гидроксильная группа)

Образование водородных связей между комплементарными основаниями в молекуле ДНК

Классическое изображение молекулы ДНК (модель Уотсона-Крика)

II cтруктура ДНК – две антипараллельные цепи 5’ 3’ III структура ДНК – правовращающая спираль ( -форма) 3’ Структура ДНК 5’

Принцип комплементарности (правило Чаргаффа) А + G T + C =1

Три представления ДНК. а и б - классические изображения двуспиральной ДНК; в - ДНК как двухцепочечная структура с неопределенными физическими параметрами, но с цепями, комплементарными другу; А, С, G, Т- мономерные звенья полимерной молекулы ДНК; C-G, Т-А -комплементарные пары оснований, связывающие две цепи

Структура молекулы ДНК нуклеотиды T A C G

Отличия РНК от ДНК: 1. Вместо сахара дезоксирибозы в состав нуклетидов РНК входит сахар - рибоза; 2. Вместо азотистого основания тимина – урацил; 3. Молекулы РНК обычно представлены одной цепью (у некоторых вирусов РНК двухцепочечная).

Этапы созревания про-м. РНК: Процессинг и Сплайсинг.

Свойства генетического кода: 1. Триплетность. 2. Коллинеарность. 3. Вырожденность. 4. Кодоны терминаторы: УАА, УАГ, УГА. 5. Специфичность. 6. Непрерывность. 7. Стартовые кодоны: АУГ, ГУГ, УУГ. 8. Неперекрываемость. 9. Универсальность.

Акцепторный участок Петля 3 А Петля 2 Антикодон II структура т. РНК

Уровни укладки генетического материала 1. Нуклеосомный 2. Нуклеомерный (супернуклеосомный или соленоидный) 3. Хромомерный (петлевой) 4. Метафазная хромосома.

Нуклеосомный уровень укладки ДНК Линкерная ДНК Коры

4 уровня компактизации хроматина IV III II I ДНК

Морфология равномерно окрашенных хромосом Субметацентрические Акроцентрические Метацентрические Телоцентрические

4 правила хромосом: 1. Правило постоянства числа хромосом: соматические клетки каждого вида имеют строго определенное количество хромосом. 2. Правило парности хромосом: каждая хромосома в диплоидном наборе имеет гомологичную – сходную по размерам, положению центромеры и содержанию генов. 3. Правило индивидуальности: каждая хромосома отличается от другой пары размерами, положением центромеры и содержанием генов. 4. Правило непрерывности хромосом: в процессе удвоения генетического материала новая молекула ДНК синтезируется на основе информации, заключенной в старой молекуле ДНК (реакция матричного синтеза – каждая хромосома – от хромосомы).

Кариотип человека (идиограмма)

Различие между гомологичными хромосомами и сестринскими хроматидами.

Денверская классификация хромосом человека (1960) Группа А (1 - 3) – две метацентрические и одна субметацентрическая хромосомы. ЦИ – 38 – 49%. Группа В – (4 - 5) – большие субметацентрические хромосомы. ЦИ 24 – 30%. Группа С (6 - 12) – 7 пар субметацентрических аутосом среднего размера и Х-хромосома. ЦИ 27 – 35%.

Группа D (13 - 15) – акроцентрические хромосомы. ЦИ около 15%. Группа E (16 - 18) – короткие метацентрические или субметацентрические хромосомы. ЦИ 26 – 40%. Группа F (19 - 20) – две пары маленьких метацентрических хромосом. ЦИ 36 – 46%. Группа G (21 - 22 и Y) – две пары мелких акроцентрических хромосом и Y-хромосома. ЦИ 13 – 33%.