1. ПОМНИТЕ: работа с презентацией не освобождает от посещения лекций по биохимии, на которых материал этой темы излагается более полно БИОХИМИЯ в таблицах и схемах презентация для самостоятельной внеаудиторной работы студентов по курсу БИОХИМИЯ Тема: Биохимические основы хранения и передачи генетической информации

2. Виды переноса генетической информации ДНК т-РНК и-РНК р-РНК Белок Репликация Транскрипция Трансляция Все виды переноса генетической информации основаны на матричном принципе

3. Репликация – удвоение ДНК , происходит в ядре клетки в S -фазу клеточного цикла. В репликации участвует около 20 различных ферментов.

4. Репликация Инициация На первом этапе репликации – инициации, «расплетающий» фермент - ДНК-хеликаза, разрывает водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями в ДНК. Инициация репликации контролируется факторами роста, гормонами и другими сигнальными молекулами,

5. Репликация Инициация: «расплетение» двойной нити ДНК «Расплетающий» фермент Сайт репликации

6. Репликация Элонгация Синтез дезоксирибонуклеотидных цепей идет одновременно во многих участках «расплетенной» молекулы ДНК - сайтах репликации. Начинается этот процесс с присоединения к матричной и генетической нитям копируемой ДНК праймера - олигорибонуклеотидной «затравки». Праймер способствует закреплению в участке репликации ДНК-полимераз - ферментов, «сшивающих» 3 ’,5’- фосфодиэфирной связью дезоксирибомононуклеотиды. Последовательность дезоксирибомононуклеотидов во вновь строящихся цепях ДНК комплементарна копируемым нитям. ДНК-полимеразы способны синтезировать полинуклеотид только в направлении от 3 ’ - конца к 5’- концу. Поэтому синтез на матричной и генетической нитях идет по-разному. На матричной цепи синтезируется одна ДНК-нить, на генетической нити синтезируются фрагменты ДНК-нити – фрагменты Оказаки.

7. Репликация Элонгация: синтез полинуклеотидных цепей в сайтах репликации Лидирующая цепь синтезируется на матричной нити ДНК Отстающая цепь (фрагменты Оказаки) синтезируется на генетической нити ДНК РНК-праймер ДНК-полимеразы 5 ’ 3 ’ 5 ’ 3 ’ 5 ’ 5 ’ 3 ’ 3 ’

8. Репликация Терминация На завершающем этапе репликации – терминации, происходит отделение праймеров и ферментативное достраивание мононуклеотидами «брешей» в отстающей цепи ДНК. После этого происходит ферментативная химическая модификация цепей ДНК (метилирование и др.) и их укладка в хромосомы.

9. После отделения праймеров те последовательности обеих цепей ДНК с 3 ’ -концов, с которыми были связаны праймеры, не могут быть реплицированы. Поэтому при каждой репликации вновь синтезированная молекула ДНК короче исходной молекулы ДНК на длину теломеры - нереплицируемой последовательности мононуклеотидов. При достижении критической длины цепей ДНК клетка перестает делится – наступает репликативная «старость» Нереплицируемые последовательности ДНК (теломеры)

10. Нереплицируемые последовательности ДНК (теломеры) Заполнение «брешей» ДНК

11. Контроль репликации Повреждения и репарация ДНК

12. Продолжительность клеточного цикла и его фаз зависит от типа клетки и регулируется белками циклинами. Циклины инициируют, и, напротив, подавляют в клетке отдельные биохимические процессы через изменение скорости биосинтеза различных белков. В конечном итоге это ведет к морфо-функциональной перестройке клетки в целом. Каждая фаза клеточного цикла управляется разными циклинами. Биосинтез циклинов контролируется гормонами и факторами роста.

13. G 0 Репликация ДНК G 2 G 1 S Митоз Циклин В Циклин А Циклин Е Циклин D Фазы клеточного цикла и их контроль циклинами

18. Транскрипция – это процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. Другими словами, это перенос генетической информации от ДНК на РНК.

19. Промотор Оператор Ген (гены) Терминатор Матричная нить ДНК 5 ’ - конец 3 ’ - конец Участок связывания РНК-полимеразы Участок связывания регуляторов транскрипции Участок, содержащий информацию о первичной структуре полипептида Участок, сигнализирующий об окончании транскрипции Транскриптон - ф ункциональная единица генома у эукариот

20. Процесс транскрипции Стадия инициации Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. РНК-полимераза связывается с промотором на транскриптоне. ДНК на этом участке начинает плавиться («расплетаются» нити ДНК). Стадия элонгации Между рибонуклеотидами, связанными комплементарными связями с матричной нитью ДНК, РНК-полимераза образует 3‘,5‘-фосфодиэфирную связь. Синтез РНК идет в направлении от 5'- к 3'- концу. Стадия терминации При достижении терминаторного участка транскриптона РНК-полимераза диссоциирует от матричной нити ДНК. Синтезированная РНК отсоединяется. Синтезированная информационная РНК (и-РНК) модифицируется ферментами. Важной модификацией синтезированной и-РНК (первичного транскриптона) является кэпирование (от англ. cap - шапочка) - присоединение к 5' концу метилированного гуанозинового нуклеотида. После модификации, так называемая, зрелая и-РНК перемещается из ядра клетки в гранулярную ЭПС, где после связывания с рибосомой служит матрицей для биосинтеза полипептида Каждый из этапов транскрипции регулируется многими факторами транскрипции. Наиболее важной является регуляция инициации транскрипции.

21. Транскрипция 5 ’ - конец 3 ’ - конец Матричная нить ДНК Генетическая нить ДНК Т А Г Ц А У Ц Г РНК -полимераза

22. Регуляция транскрипции: м еханизм индукции промотор оператор ген терминатор Матричная нить ДНК + Неактивный репрессор Регулирующий транскрипцию белок-репрессор неактивен после связывания с ним индуктора. В области промотора закрепляется РНК-полимераза, идет транскрипция

23. промотор оператор ген терминатор Матричная нить ДНК Активный репрессор Корепрессор Активный репрессор Регуляция транскрипции: м еханизм репрессии Белок-репрессор становится активным после связывания с ним корепрессора, закрепляется в области оператора, транскрипция не идет

24. Трансляция – это процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной РНК (и-РНК), называемой также матричной РНК (м-РНК) в рибосомах с участием транспортных РНК (т-РНК) Вспомните известные вам из биологии свойства генетического кода

25. Структура т-РНК 3 ’ - конец 5 ’ - конец Псевдоуридиловая петля (связывание с рибосомой) Антикодоновая петля (содержит антикодон - триплет нуклеотидов, комплементарных кодону и-РНК) Дигидроуридиловая петля (связывание с аминоацил-т-РНК-синтетазой) Акцепторный участок (связывание аминокислоты)

26. К акцепторному участку т-РНК в энергозависимой реакции присоединяется аминокислота с образованием аминоацил-тРНК. Фермент аминоацил-тРНК-синтетаза, катализирующий эту реакцию, обеспечивает присоединение аминокислоты к т-РНК, содержащий соответствующей этой аминокислоте антикодон – триплет нуклеотидов, комплементарный кодону и-РНК. Таким образом происходит «узнавание» (рекогниция) т-РНК «своей» аминокислоты. Аминоацил-тРНК Аминокислота

27. Процесс трансляции Инициация — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза полипептида. Поскольку каждый кодон содержит три нуклеотида, один и тот же генетический текст, записанный в и-РНК, можно прочитать тремя разными способами (начиная с первого, второго или третьего нуклеотидов), то есть в трех разных рамках считывания. Поэтому важно правильное стартовое позиционирование рибосомы на и-РНК. Рибосомы обычно присоединяются к и-РНК в области «кэпа» и сканируют её в поисках стартового кодона (АУГ-кодона). Этап инициации трансляции обеспечивается специальными белками - факторами инициации. Элонгация — собственно синтез белка. Двигаясь вдоль молекулы и-РНК, рибосома синтезирует белок. При этом фермент пептидилтрансфераза катализирует образование пептидной связи между аминокислотами. Последовательность аминокислот в полипептиде (первичная структура) соответствует последовательности триплетов нуклеотидов в и-РНК. Терминация — узнавание рибосомой терминирующего кодона (стоп-кодона) и отделение полипептида

28. Транскрипция АУГ ГУА АГГ УАЦ ЦАУ 3 ’ - конец 5 ’ - конец Аминоацил-тРНК Пептидилтрансфераза УАЦ и-РНК

29. Транскрипция Дипептидил-т-РНК УАЦ ЦАУ и-РНК т-РНК

30. Формирование нативной конформации белка – фолдинг , идет с участием комплекса белков, называемых шаперонами . После завершения работы с презентацией изучите информацию о фолдинге и шаперонах по учебнику

31. ВЫ ЗАВЕРШИЛИ ПРОСМОТР ПРЕЗЕНТАЦИИ ВЫПОЛНИТЕ ТЕСТЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ ОСНОВ ТЕОРИИ ПО ЭТОЙ ТЕМЕ При неудовлетворительном результате тестирования – повторите просмотр презентации