Состав и строение нуклеиновых кислот Открытие НК

Состав и строение нуклеиновых кислот

Открытие НК • Открыты во второй половине 19 века швейцарским биохимиком Ф. Мишером • Впервые обнаружены в ядре ( «нуклеус» - ядро)

Химическая структура нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты ДНК РНК аденин гуанин цитозин тимин урацил

Соединение нуклеотидов в цепи 5’- -3’

Пространственная структура нуклеиновых кислот • Водородные связи • Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия • Стэкинг

Формы ДНК А-форма (конц. р-ры с высокой I) Z-форма (CGCGCG) (гидрофобные условия, высокая I) Параметры B-форма спираль правозакручена левозакручена ед. повтора 1 пн 1 пн 2 пн пн в обороте 10, 4 10, 7 12 диаметр 23, 7 А 25, 5 А 18, 4 А вращение/пн 35, 9 33, 6 60/2 наклон пн к оси -1, 2 +19 -9 раст. м-у пн вдоль оси 0. 332 nm 0. 23 nm 0. 38 nm длина оборота 34 А 28 А 34, 4 А

Источник Масса, Дальтоны Длина Пары нуклеотидов Тип структуры Бактериофаг φХ 174 1, 6 • 106 1. 6 мкм 5 • 103 Кольцевая одноцепочечная SV 40 3, 5 • 106 1. 1 мкм 5, 2 • 103 Кольцевая двуцепочечная Хромосома Escherichia coli 2, 6 • 108 1 мм 4 • 106 Кольцевая двуцепочечная Хромосома 1 1, 4 • 108 50 мкм 2, 1 • 105 Линейная двуцепочечная Хромосома 12 1, 5 • 109 500 мкм 2, 2 • 106 Линейная двуцепочечная Хромосома 2 1, 6 • 106 15 мм 6 • 107 Линейная двуцепочечная Хромосома 3 1, 6 • 106 16 мм 6, 3 • 107 Линейная двуцепочечная До 5 см 2, 5 • 108 Линейная двуцепочечная Saccharomyces cerevisiae Drosophila melanogaster Homo Sapiens Хромосома 1

Реплика ция ДНК — это процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, который происходит в процессе деления клетки на матрице родительской молекулы ДНК. При этом генетический материал, зашифрованный в ДНК, удваивается и делится между дочерними клетками.

ДНК полимеразы E. coli

Этапы репликации • Инициация. Происходит в области, называемой точкой инициации (origin, ori). Содержит последовательность ДНК, на которой может собраться комплекс, необходимый для репликации. • Элонгация. Две репликативные вилки движутся в разные стороны, синтезируя цепи ДНК. • Терминация. Для кольцевых молекул местом терминации является встреча двух репликативных вилок. для линейных – окончание цепи ДНК.

Инициация Dna. B хеликаза, расплетает Dna. G праймаза, синтезирует затравки Гираза устраняет суперспирализацию SSB стабилизирует 1 цепочечную ДНК Для начала репликации необходимо, чтобы было расплетено 60 пн

Элонгация

Терминация

Транскрипция ДНК – процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.

Этапы транскрипции • 1. Инициация. Происходит в области, называемой промотором. Содержит последовательность ДНК, на которой может собраться комплекс, необходимый для транскрипции. Чаще всего он содержит много пар А-Т, т. к. их проще расплавить, чем пары С-G. • 2. Элонгация. РНК-полимераза движется по двойной спирали ДНК. Спираль расплетается, по принципу комплементарности копируется только 1 цепь ДНК. • 3. Терминация. Происходит в специальной области, называемой терминатором транскрипции. Требует специальных белков.

РНК-ПОЛИМЕРАЗА • Транскрипция осуществляется специальным ферментом, ДНК-зависимой РНК-полимеразой. • Субстратами этого фермента являются все четыре рибонуклеозидтрифосфата. • Транскрибируется только одна цепь ДНК.

ГЕНЫ • Транскрибируемые последовательности ДНК, т. е. участки ДНК, которые кодируют определенные белки, называются генами. • Геном млекопитающих содержит по крайней мере 50000 индивидуальных генов, которые вместе составляют менее 20% суммарной ДНК генома.

Отличие репликации и транскрипции • При репликации копируется вся хромосома и образуются дочерние ДНК, идентичные родительской ДНК. • Тогда как транскрибируются отдельные гены. Транскрипция ДНК протекает избирательно и направляется особыми последовательностями, указывающими начало и конец участков ДНК, подлежащих транскрипции.

Плазмиды — дополнительные факторы наследственности, расположенные в клетках вне хромосом и представляющие собой кольцевые (замкнутые) или линейные молекулы ДНК. Характерны в основном для прокариот.

Зачем нужны плазмиды? 1. Белки, обусловливающие устойчивость к антибиотикам. 2. Ферменты, способные расщеплять то или иное вещество. 3. Ферменты, способные синтезировать различные аминокислоты. 4. Ферменты, которые расщепляют чужеродную ДНК. 5. Белки, обусловливающие процесс конъюгации – половой процесс бактерий. Размер плазмид: от 2000 до 50000 пн (хромосома E. coli – 4*106 пн). Копийность плазмид: мелкие несколько десятков на 1 хромосому крупные 1 -2 копии на хромосому

Свойства плазмиды 1. Самостоятельная репликация с использованием ферментов клеткихозяина (т. е. наличие ori репликации). 2. Для некоторых плазмид, которые представлены в одной - +двух копиях на клетку, обязателен механизм синхронизации с клеточным делением (т. е. с репликацией хромосомы). 3. Маркерный признак (признак, по которому легко отличить, присутствует в клетке данная плазмида или нет).

Что содержит плазмида? 1. точку начала репликации 2. маркерный ген (ген устойчивости в ампициллину) 3. промотор для инициации транскрипции 4. терминатор транскрипции 5. multiple cloning site – участок, который содержит последовательности, по которым происходит специфичное разрезание ДНК – для того, чтобы в плазмиду можно было вставить интересующий ген 6. некие «навески» на ген белка, которые затем помогают при его очистке

Получение векторов для эукариотических организмов Векторы на основе различных вирусов Могут встраиваться только в геном эукариот Могут встраиваться и в геном эукариот, и в геном прокариот (челночные векторы)

ПЦР

Общая схема молекулярного клонирования

Группой совместимости называют набор плазмид, из которых любые две не могут сосуществовать в одной бактериальной клетке. Плазмиды, принадлежащие к одной группе совместимости, имеют ориджины, регулируемые одной и той же системой контроля

1. Л. И. Патрушев «Экспрессия генов» . Изд-во «Наука» , 2000. 2. Б. Льюин «Гены» . Изд-во «Мир» , 1987. 3. М. Сингер, П. Берг «Гены и геномы» , 1989. 4. Д. Уотсон «Молекулярная биология гена» , 1978.

Материалы • Раствор I: 50 м. М глюкоза, 25 м. М трис-HCl, р. Н 8, 0, 10 м. М ЭДТА. Хранить при 4 °С • Раствор II: 0, 2 М Na. OH, 1, 0% (о/о) ДСН. Раствор можно хранить при комнатной температуре не более недели. • Раствор III: 60 мл 5 М ацетата аммония, 11, 5 мл ледяной уксусной кислоты, 28, 5 мл Н 20. Полученный в результате раствор является 3 М по ионам аммония и 5 М по ацетат-ионам. • Раствор IV: 100 м. М Na. Cl, 1 м. М ЭДТА, 10 м. М трис-HCl, р. Н 7, 5.