Реализация генетической информации в клетке

Кодирование и реализация генетической информации в клетке

Нуклеиновые кислоты

· 1868 – Мишер Иоганн Фридрих выделил из клеток гноя вещество – нуклеин. Провел химический анализ нуклеина и установил его кислотные свойства (1874).

· 1884 – Гертвиг Оскар: «Нуклеин – вещество, ответственное не только за оплодотворение, но и за передачу наследственных свойств».

· 1928 – Фредерик Гриффит: трансформация – изменение наследственных свойств клетки в результате проникновения в нее чужеродной ДНК.

· 1944 – Освальд Эвери установил, что трансформирующим агентом является ДНК.

· 1952 – Джошуа Ледерберг: Трансдукция – перенос генетической информации от одной бактериальной клетки к другой с помощью фага.

· 1952 г. Альфред Херши и Марта Чейз на бактериофагах с помощью радиоактивных изотопов показали, что в зараженную клетку передается только нуклеиновая кислота фага. Новое поколение фага содержит такие же белки и нуклеиновую кислоту, как исходный фаг.

 

Правила Эрвина Чаргаффа

· Количество аденина равно количеству тимина, а гуанина – цитозину А=Т, Г=Ц

· Количество пурринов равно количеству пиримидинов: А+Г=Т+Ц.

· Соотношение (А+Т)(Г+Ц) может быть различным у ДНК разных видов – коэффициент специфичности ДНК.

· Под комплементарностью понимают взаимное соответствие последовательностей оснований в противоположных цепях ДНК.

· Принцип комплементарности азотистых оснований лежит в основе всех матричных синтезов в клетке (репликации, транскрипции, трансляции, репарации)

1953 г. амер. биохимик Джеймс Уотсон и англ. Физик Френсис Крик – расшифровали модель структуры ДНК.

Модель структуры ДНК

Строение ДНК

· Линейный биополимер, диаметр 2 нм

· Цепи антипараллельны: 5’→3’ цепь – кодогенная, 3’→5’ цепь – матричная.

· Мономером является нуклеотид

1. Остаток фосфорной кислоты

2. Углевод – дезоксирибоза

3. Азотистые основания – пуриновые: аденин и гуанин, пиримидиновые: тимин и цитозин

Свойства:

1. Редупликация

2. Репарация

Функции:

1. Хранение генетической информации

2. Передача генетической информации на основе свойства редупликации.

3. Матрицей для синтеза всех РНК клетки.

 

Строение РНК

· Одна полинуклеотидная цепь

· Мономер – нуклеотид:

1. остаток фосфорной кислоты

2. углевод – рибоза

3. азотистые основания – пуриновые: аденин и гуанин, пиримидиновые: урацил и цитозин

Виды РНК

· Информационная – матрица для синтеза белка

· Транспортная – перенос аминокислот из цитоплазмы к рибосомам. Аминокислотный остаток присоединяется к 3’ концу молекулы т-РНК.

· Рибосомная РНК – формирует структуру рибосом, участвует в инициации и терминации белкового синтеза.

· Малые ядерные РНК – регуляторная роль

· Микро-РНК

Строение т-РНК

- антикодон
-акцепторный участок

Молекулярная структура генов

Ген – (Гершензон) участок геномной нуклеиновой кислоты, характеризующийся специфической для него последовательности нуклеотидов, составляющий единицу функции, отличный от функции других генов и способный меняться путем мутирования.
Ген кодирует белок, либо одну полипептидную цепь, либо РНК.

Молекулярная структура генов

· Ген прокариот имеет цистронное строение. Цистрон – участок ДНК, кодирующий одну полипептидную цепь.

· Ген эукариот содержит кодирующие участки – экзоны, некодирующие – интроны (мозаичное строение).

Реализация генетической информации в клетке

Центральная догма молекулярной биологии

*явление обратной транскрипции обнаружено у РНК-содержащих вирусов (основной фермент, который ведет обратную транскрипцию – ревертаза).

Генетический код

- система записи информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов, определяющих последовательность аминокислот в молекулах белков.

· Принцип генетического кодирования: одну аминокислоту кодирует три нуклеотида (триплет)

· Кодовая группа – кодон (триплет нуклеотидов)

· 64 кодона: 61-смысловой, 3-нонсенс (стоп-кодоны, кодоны-терминаторы)

*Свойства генетического кода – выучить

Репликация ДНК

· Полуконсервативный механизм (1958, Мезельсон и Сталь)

· Синтез на материнских цепочках ДНК идет антипараллельно, от 5’ → 3’ концу.

· Проходит от начала и до конца матрицы

· Единица репликации – репликон