Нуклеиновые кислоты Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты

Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот Опыты Гриффитса по трансформации бактерий

Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот Эксперимент А. Херши и М. Чейз

Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот Опыты Френкеля-Конрата с вирусом табачной мозаики (ВТМ)

Первичная структура нуклеиновых кислот Нуклеиновые кислоты являются нерегулярными полимерами, мономеры которых - нуклеотиды

Нуклеотид = нуклеозид + фосфорная кислота = азотистое основание + пентоза + фосфорная кислота.

В РНК пентоза – рибоза, в ДНК - дезоксирибоза.

Минорные основания, обнаруженные в составе ДНК

Минорные основания, обнаруженные в составе РНК

Нуклеозиды: аденозин, гуанозин, цитидин, тимидин, уридин Нуклеотиды: адениловая кислота, гуаниловая кислота, цитидиловая кислота, тимидиловая кислота, уридиловая кислота

Полинуклеотидная цепь

Конформации компонентов нуклеиновых кислот: конформации углеводных остатков

Конформации компонентов нуклеиновых кислот: конформации нуклеозидов Син- (аденозин) и анти- (уридин)

Макромолекулярная структура ДНК

Схематическая и пространственная модель В-формы двойной спирали ДНК

Расположение и длина водородных связей между парами оснований в ДНК

Две антипараллельные цепи ДНК

Полиморфизм двойной спирали ДНК

Полиморфизм двойной спирали ДНК

Сверхспирализация ДНК Lk – порядок зацепления; Tw – число витков в двойной спирали данной ДНК; Wr – число сверхвитков в сверхспирализованной ДНК

Топоизомеразы I: механизм действия

Топоизомеразы II: механизм действия

Топологические проблемы репликации: образование катенанов

Топоизомеразы II способны катенировать и декатенировать ДНК а также развязывать узлы интактной ДНК

Денатурация ДНК Кривая денатурации ДНК

Денатурация и ренатурация ДНК

Функции ДНК 1. ДНК является носителем генетической информации. Функция обеспечивается фактом существования генетического кода. 2. Воспроизведение и передача генетической информации в поколениях клеток и организмов. Функция обеспечивается процессом репликации. 3. Реализация генетической информации в виде белков, а также любых других соединений, образующихся с помощью белков-ферментов. Функция обеспечивается процессами транскрипции и трансляции.

Структура и функции РНК

Строение сахарофосфатного остова молекулы РНК

Виды РНК в клетке Вид РНК Доля от общего количества РНК Количество подтипов в клетке Размер (число нуклеотидов) Рибосомная (р. РНК) 80 – 85% 3– 4 120 – 5000 Транспортная (т. РНК) 10% 80 – 100 75 – 90 менее 5% тысячи 100 - 100000 десятки 90 – 330 десятки 58 – 220 Матричная (м. РНК) Малые цитоплазматические (мц. РНК) Малые ядерные (мя. РНК) менее 2%

Функции РНК 1. р. РНК Ø Структурная основа для формирования рибосом Ø Взаимодействие с м. РНК и т. РНК в процессе трансляции 2. т. РНК Ø Акцептирование аминокислот и перенос их в белоксинтезирующий аппарат Ø Выступают в роли затравки (праймера) в процессе обратной транскрипции

Функции РНК 3. м. РНК Ø Несет информацию о структуре белка, а также о времени, количестве, месте и условиях синтеза этого белка 4. мя. РНК (U-РНК) Ø Участие в механизмах посттранскрипционной обработки главных видов РНК: сплайсинге м. РНК, редактировании м. РНК, биогенезе т. РНК, созревании р. РНК

Функции РНК 5. мц. РНК Ø Транспорт синтезируемых белков через мембрану ЭПС (SRP-частицы) Ø Регуляция трансляции Ø Репликация теломерных участков ДНК (фермент теломераза)

Вторичная структура РНК • Основной элемент – короткие двойные спирали (шпильки), образованные комплементарными участками одной и той же цепи. • Шпильки чередуются с однотяжевыми сегментами, которые вследствие стэкингвзаимодействий принимают конформацию однотяжевых спиралей.

Третичная структура РНК: принципы организации 1. Элементы вторичной структуры располагаются так, чтобы обеспечить максимальный стэкинг оснований.

Третичная структура РНК: принципы организации 2. Контакты между отдельными элементами вторичной структуры осуществляются за счет: Ø образования дополнительных пар оснований между нуклеотидами удаленных друг от друга однотяжевых участков (образование псевдоузла); Ø образования триплетов оснований между нуклеотидами однотяжевых участков и двойных шпилек;

Третичная структура РНК: принципы организации Ø дополнительных стэкинг-взаимодействий после интеркаляции оснований одного участка между основаниями другого однотяжевого участка;

Третичная структура РНК: принципы организации Ø образования дополнительных водородных связей между ОН-группами остатков рибозы и основаниями или другими группами сахарофосфатного остова

Третичная структура РНК: принципы организации 3. Третичная структура стабилизирована ионами двухвалентных металлов, которые связываются с фосфатными группами и основаниями

Примеры вторичной и третичной структуры РНК

Примеры вторичной и третичной структуры РНК

Рибозимы 1982 г. – Т. Чек открыл явление аутосплайсинга РНК у тетрахимены и обнаружил, что молекулы РНК могут обладать каталитическими свойствами. Рибозимы – это РНК-ферменты. Это привело к созданию концепции «Мир РНК»

Роль РНК в реализации генетической информации 60 -годы – центральная догма молекулярной биологии: ДНК → РНК → белок 1970 г. – открытие процесса обратной транскрипции ДНК ↔ РНК → белок

Неканонические функции РНК

Происхождение жизни и концепция «Мир РНК»

Концепция «Мир РНК»