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
