Презентация на тему: НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК
1/58
Средняя оценка: 4.3/5 (всего оценок: 54)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (17424 Кб)
1

Первый слайд презентации

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК

Изображение слайда
2

Слайд 2

Нуклеиновые кислоты выполняют в организме ряд важнейших функций: они обеспечивают хранение и передачу генетической информации и они же участвуют в механизмах, при помощи которых эта информация реализуется в процессе синтеза клеточных белков. Нуклеиновые кислоты являются составной частью сложных белков - нуклеопротеинов, содержащихся во всех клетках животных, растений, бактерий, вирусов. Нуклеиновые кислоты обладают сильно выраженными кислотными свойствами (обусловлены остатками фосфорной кислоты в их составе) и при физиологических значениях рН несут отрицательный заряд. Этим объясняется одно из важных свойств нуклеиновых кислот – способность к взаимодействия по типу ионной связи с основными белками (гистонами), ионами металлов (преимущественно с Mg 2+ ) и полиаминами.

Изображение слайда
3

Слайд 3

Поэтому для выделения нуклеиновых кислот из комплексов с белками необходимо прежде всего разрушить эти сильные электростатические связи между положительно заряженными молекулами белков и отрицательно заряженными молекулами нуклеиновых кислот. Для этого измельченный биоматериал обрабатывают крепкими солевыми растворами ( 10% раствор хлорида натрия ) с последующим осаждением нуклеиновых кислот этанолом. В настоящее время для выделения нуклеиновых кислот используют фенольный метод. Нуклеопротеины обрабатывают фенолом, при этом белок взаимодействует с фенолом и выпадает в осадок. Нуклеиновые кислоты остаются в водной среде, из которой их осаждают на холоде добавлением этанола.

Изображение слайда
4

Слайд 4

ДНК и РНК представляют собой линейные полимеры, построенные из нуклеотидов. Каждый нуклеотид в свою очередь состоит из трех компонентов: азотистого основания, являющегося производным пурина или пиримидина, пентозы (рибозы или дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты. В состав нуклеиновый кислот входят два производных пурина – аденин и гуанин и три производных пиримидина – цитозин, урацил (в РНК) и тимин (в ДНК).

Изображение слайда
5

Слайд 5

Производные пурина и пиримидина

Изображение слайда
6

Слайд 6

В нуклеиновые кислоты входят два вида пентоз: β- D -рибоза в РНК и β- D -2-дезоксирибоза в молекулу ДНК.

Изображение слайда
7

Слайд 7

Углеродный атом в положении 1 пентозы связывается N -гликозидной связью с атомом азота в положении 1 пиримидина или в положении 9 пурина. Образующиеся соединения называют нуклеозидами. Атомы пентоз, в отличие от атомов азотистых оснований, обозначают номерами со штрихом (1’,2’,3’,4’,5’). Присоединение фосфата в положении 5’ пентоз приводит к образованию нуклеотидов.

Изображение слайда
8

Слайд 8

Изображение слайда
9

Слайд 9

Молекулы полинуклеотидов имеют нитевидную структуру. В основе этих нитей лежит однообразно повторяющаяся последовательность из пентозы и остатка фосфорной кислоты, а азотистые основания, подобно радикалам аминокислот в полипептиде, находятся на внешней части цепей, где и выполняют свои основные функции.

Изображение слайда
10

Слайд 10

1- 5’-фосфоэфирная связь 2- N -гликозидная связь 3- 3’,5’-фосфодиэфирная связь Первичная структура нуклеиновых кислот – это порядок чередования нуклеотидов, связанных друг с другом в линейной последовательности 3’,5’-фосфодиэфирной связью. В результате образуются полимеры с фосфатным остатком на 5’-конце и свободной – ОН- группой пентозы на 3’- конце.

Изображение слайда
11

Слайд 11

В состав ДНК и РНК входит 4 основных нуклеотида: 2 пуриновых и 2 пиримидиновых. Однако если азотистые основания в пуриновых нуклеотидах – аденин и гуанин – у них одинаковы, то в пиримидиновых совпадает только цитозин, а второе основание различно: в ДНК – тимин, а в РНК – урацил. Для краткого изображения последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах пользуются однобуквенным кодом. При этом запись осуществляют слева направо таким образом, что первый нуклеотид имеет свободный 5 ’-фосфатный конец, а последний – ОН-групу в положении 3’ рибозы или дезоксирибозы.

Изображение слайда
12

Слайд 12

Изображение слайда
13

Слайд 13

Если полинуклеотидная цепь имеет противоположное направление, то в этом случае обязательно указывается направление цепей от 5’- к 3’ или от 3’- к 5’- концу. В каждой нуклеиновой кислоте присутствует остаток фосфорной кислоты. При рН 7 фосфатная группа полностью ионизирована и поэтому нуклеиновые кислоты имеют отрицательный заряд. Остатки пентоз тоже проявляют гидрофильные свойства. Азотистые основания нерастворимы в воде.

Изображение слайда
14

Слайд 14

Вторичная структура ДНК В 1953 году Уотсоном и Криком была предложена модель пространственной структуры ДНК. Согласно этой модели, вторичная структура ДНК представлена двойной правозакрученной спиралью

Изображение слайда
15

Слайд 15

В двойной спирали две полинуклеотидные цепи расположены антипараллельно ( одна в направлении 3’к 5’, вторая в направлении 5’ к 3’) и удерживаются относительно друг друга за счет взаимодействия между комплементарными азотистыми основаниями.

Изображение слайда
16

Слайд 16

Полинуклеотидные цепи молекулы ДНК комплементарны друг другу и соединяются между собой при помощи водородных связей. Следовательно, если известна первичная структура одной цепи, то последовательность нуклеотидов другой цепи задается правилом комплементарности оснований : Аденин одной цепи соответствует Тимину – другой, Гуанин соответствует - Цитозину. Поэтому в молекуле ДНК количество адениловых нуклеотидов равно количеству тимидиловых нуклеотидов ( А=Т ), а количество гуаниловых – количеству цитидиловых ( С= G ).

Изображение слайда
17

Слайд 17

Соотношение А+Т/ G +С – величина постоянная и является видоспецифической характеристикой организма ( правило Чаргаффа ). Комплементарные основания обращены внутрь молекулы, лежат в одной плоскости, которая практически перпендикулярна оси спирали. В результате образуется стопка оснований, между которыми возникают гидрофобные взаимодействия, обеспечивающие основной вклад в стабилизацию структуры спирали. Остатки фосфорной кислоты, несущие одинаковый заряд, отталкиваются друг от друга и также вносят определенный вклад в образование пространственной структуры.

Изображение слайда
18

Слайд 18

Третичная структура ДНК Формируется при ее взаимодействии с белками. Каждая молекула ДНК упакована в отдельную хромосому, в составе которой разнообразные белки связываются с отдельными участками ДНК и обеспечивают суперспирализацию и компактизацию молекулы. Общая длина ДНК гаплоидного набора из 23 хромосом человека составляет 3,5х109 пар нуклеотидов. Хромосомы образуют компактные структуры только в фазу деления.

Изображение слайда
19

Слайд 19

Гистоны - это небольшие белки с высоким содержанием положительно заряженных аминокислот лизина и аргинина. Они взаимодействуют с отрицательно заряженными фосфатными группами ДНК длиной 146 нуклеотидных пар, образуя нуклеосомы. Между нуклеосомами находится участок ДНК, включающий около 30 нуклеотидных пар – линкерный участок, к которому также присоединяется молекула гистона. В период покоя комплексы ДНК с белками равномерно распределены по объему ядра, образуя хроматин. Белки хроматина делят на две группы: гистоны и негистоновые белки.

Изображение слайда
20

Слайд 20

Негистоновые белки представлены разными ферментами и белками (факторы транскрипции, полимеразы, гормональные рецепторы), участвующими в синтезе ДНК и РНК, в регуляции этих процессов, а также структурными белками, обеспечивающими компактизацию ДНК. Нуклеосома состоит из участка ДНК длиной около 146 нуклеотидных пар и 8 молекул гистонов 4 видов (Н 2 А, Н 2 В, Н 3, Н 4 ), которые в количестве по два каждого вида образуют комплекс – нуклеосомный кор. ДНК и белки удерживаются друг с другом за счет ионных связей. Линкерный участок ДНК связан с гистоном Н 1.

Изображение слайда
21

Слайд 21

Первичная структура РНК – порядок чередования рибонуклеотидов в полинуклеотидной цепи. В РНК также как и в ДНК, нуклеотиды связанны между собой 3’,5’-фосфодиэфирными связями. Концы полинуклеотидных цепей РНК неодинаковы. На одном конце находится фосфорилированная ОН-группа 5’ -углеродного атома, на другом конце - ОН-группа 3’ -углеродного атома рибозы, поэтому концы называют 5’- и 3’- концами цепи РНК. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА РНК

Изображение слайда
22

Слайд 22

Вторичная структура РНК формируется в результате спирализации отдельных участков одноцепочечной РНК. В спирализованных участках или шпильках комплементарные пары азотистых оснований аденин и урацил, гуанин и цитозин соединяются водородными связями. Спирализованные участки, состоящие от 20 до 30 нуклеотидных пар, чередуются с неспирализованными участками. Третичная структура РНК формируется за счет образования дополнительных водородных связей между нуклеотидами, полинуклеотидной цепью и белками. стабилизируется ионами Mg 2+ и обеспечивает дополнительную компактизацию и стабилизацию пространственной структуры молекулы.

Изображение слайда
23

Слайд 23

Основные виды РНК В зависимости от первичной структуры, размера молекул и их функций в клетках выделяют три основных вида РНК. Матричные РНК (мРНК) или информационные РНК составляют 2-4% всей РНК клетки. Они чрезвычайно разнообразны по первичной структуре, и их количество также велико, как и белков в организме. Каждая мРНК является матрицей в синтезе соответствующего белка.

Изображение слайда
24

Слайд 24

Транспортные РНК (тРНК) являются молекулами адапторами, у которых к 3’-концу присоединяется аминокислота, а участок антикодона – к мРНК. Семейство тРНК включает более 30 различных по первичной структуре молекул, состоящих примерно из 80 нуклеотидов. Особенностью тРНК является содержание 10-20 % модифицированных нуклеотидов, в состав которых входят метилированные или восстановленные азотистые основания, нуклеотиды с С-С связью между азотистым основанием и рибозой.

Изображение слайда
25

Слайд 25

1-шпильки (нити РНК в этих участках антипараллельны) 2-петли образованы участками одноцепочечной РНК Вторичная структура тРНК описывается как структура клеверного листа. На долю тРНК приходится 15% всей РНК клетки.

Изображение слайда
26

Слайд 26

Рибосомные РНК (рРНК) составляют около 80% всей РНК в клетке и входят в состав рибосом. В цитоплазматические рибосомы эукариот входит 4 типа рРНК с разной константой седиментации – скоростью оседания в ультрацентрифуге. ( 5 S, 5,8S, 28S и 18S ). Большая и малая субъединицы рибосомы образуют комплекс ( 80 S ). Митохондриальные рибосомы значительно меньше цитоплазматических рибосом и их структура сходна со структурой рибосом прокариотов.

Изображение слайда
27

Слайд 27

Рибосома прокариот (70 S ) состоит из 50 S и 30 S субъединиц. 50 S субъединица содержит 5S, 23 S и 34 молекулы белков 30 S субъединица содержит 16 S и 21 молекулу белка Рибосома эукариот (80 S ) состоит из 60 S и 40 S субъединиц. 60 S субъединица содержит 5,8S, 28S, 5 S рРНК и 49 молекул белков 40 S субъединица содержит 1 8S и 33 молекулы белков Рибосомы эукариот и прокариот различаются по молекулярной массе субъединиц, количеству и разнообразию белков

Изображение слайда
28

Слайд 28

БИОСИНТЕЗ ДНК (РЕПЛИКАЦИЯ) Синтез ДНК протекает в ядре в S -фазу клеточного цикла и предшествует делению клеток. Первоначально клетка из состояния покоя G o вступает в G 1 -фазу, в ходе которой синтезируются ферменты и белки, необходимые для синтеза ДНК. Затем в S -фазу протекает репликация и диплоидная клетка превращается в тетраплоидную, а в ходе митоза делится, образуя 2 дочерние диплоидные клетки.

Изображение слайда
29

Слайд 29

В эукариотических клетках репликация начинается одновременно во многих участках ДНК, которые имеют специфическую нуклеотидную последовательность и называются ориджинами репликации. От каждого ориджина синтез новых цепей ДНК идет в двух противоположных направлениях, образуя две репликативные вилки. Процесс является полуконсервативным, так как по завершении репликации каждая дочерняя молекула ДНК содержит одну родительскую нить и одну вновь синтезированную.

Изображение слайда
30

Слайд 30

Матрицей служат обе нити ДНК. Субстратами являются 4 дезоксирибонуклеотидтрифосфата – дАТФ, дТТФ, дЦТФ, дГТФ. Они служат субстратами синтеза и донорами энергии, так как содержат богатые энергией связи. При отщеплении от дезоксирибонуклеотидтрифосфата пирофосфата освобождается энергия, используемая на образование 3’,5’-фосфодиэфирной связи между мономерами в процессе синтеза полимера.

Изображение слайда
31

Слайд 31

Биосинтез (репликация) ДНК включает стадии инициации, элонгации и терминации. В ходе инициации образуются две репликативные вилки при участии ферментов ДНК-топоизомеразы, ДНК-хеликазы и белков, связывающихся с одноцепочечными участками ДНК ( SS В-белки ).

Изображение слайда
32

Слайд 32

ДНК-топоизомераза 1 присоединяется к участку ориджина, расщепляет одну из цепей ДНК и связывается с фосфатным остатком в точке разрыва, происходит локальное раскручивание двухцепочечной нити ДНК. Две молекулы ДНК-хеликазы, используя энергию АТФ, разрывают водородные связи между комплементарными основаниями и разделяют цепи ДНК. Одновременно ДНК-топоизомераза восстанавливает фосфодиэфирную связь и освобождается из связи с ДНК. SS В -белки присоединяются к одноцепочечным участкам и препятствуют их повторному скручиванию в двойную спираль.

Изображение слайда
33

Слайд 33

Изображение слайда
34

Слайд 34

На стадии элонгации образуются дочерние цепи ДНК на материнской ДНК. Этот процесс катализирует ДНК-полимераза. Все ферменты синтезируют полинуклеотидные цепи из дезоксирибонуклеозидтрифосфатаов только в направлении от 5’- к 3’- концу на антипараллельной матрице (от 3’- к 5’- концу). Элонгация репликации ДНК у эукариот

Изображение слайда
35

Слайд 35

1 - ДНК-полимераза синтезирует РНК –праймер, которым начинается лидирующая цепь, и каждый фрагмент Оказаки в отстающей нити ДНК. Лидирующая нить растет непрерывно, а отстающая – в виде фрагментов Оказаки, каждый их которых включает включает РНК-праймер (10 нуклеотидов) и участок ДНК, примерно равный длине ДНК в составе нуклеосомы (примерно 150 нуклеотидов) 2 – когда следующий фрагмент Оказаки достигает праймера предыдущего фрагмента, ДНК-полимераза отделяется от синтезированной цепи, а праймер предыдущего фрагмента удаляют эндонуклеаза и РНКаза, образуется брешь 3 – ДНК-полимераза удлиняет последний фрагмент Оказаки, заполняя брешь 4 – ДНК-лигаза сшивает предыдущий и вновь синтезированный фрагменты между собой

Изображение слайда
36

Слайд 36

Новые цепи синтезируются неодинаково. Одна цепь на матрице ДНК с направлением от 3’- к 5’- концу растет непрерывно по ходу движения репликативной вилки и называется лидирующей. Вторая на матрице с направлением от 5’- к 3’- концу синтезируется против движения репликативной вилки в виде коротких фрагментов – фрагментов Оказаки, ее называют запаздывающей или отстающей.

Изображение слайда
37

Слайд 37

В участке расхождения цепей по принципу комплементарности сначала синтезируется праймер (затравка) – олигорибонуклеотид (РНК), состоящий из 10 нуклеотидов. Образование праймера катализирует праймаза, входящая в состав ДНК-полимеразы α.

Изображение слайда
38

Слайд 38

В отстающей нити каждый фрагмент Оказаки содержит около 200 нуклеотидов, включающих РНК-праймер и участок ДНК. Праймер удаляется эндонуклеазой и РНК-азой, а ДНК-полимераза β заполняет образующуюся брешь по принципу комплементарности, используя дезоксирибонуклеотидтрифосфаты в качестве субстратов.

Изображение слайда
39

Слайд 39

ДНК-лигаза объединяет фрагменты в полинуклеотидную цепь, затрачивая молекулу АТФ на образование каждой 3’, 5’- фосфодиэфирной связи. Кофактором всех стадий репликации являются ионы Mg 2+. В результате образуются дочерние цепи, комплементарные и антипараллельные нитям материнской ДНК. После деления каждая дочерняя клетка получает диплоидный набор хромосом, идентичный материнской клетке.

Изображение слайда
40

Слайд 40

Завершение синтеза ДНК в процессе репликации происходит на стадии терминации. Несмотря на высокую точность репликации, в молекуле ДНК постоянно происходят повреждения, вызванные ультрафиолетовым облучением, радиационным излучением. урацил ) гидролитическое отщепление пуриновых оснований (аденина и гуанина) образование пиримидиновых димеров между расположенными рядом в цепи основаниями разрыв нуклеотидных цепей появление ковалентных сшивок между цепями или между цепями и гистонами нарушения комплементарности цепей

Изображение слайда
41

Слайд 41

За сутки в каждой клетке происходят тысячи повреждений ДНК. Для их устранения в организме существуют системы репарации. Универсальная система репарации специфическая эндонуклеаза обнаруживает нарушение комплементарности и гидролизует 3’,5’-фосфодиэфирную связь в поврежденной нити ДНК экзонуклеаза удаляет от 20 до 30 нуклеотидных остатков в области разрыва к 3’- концу образовавшейся бреши присоединяется ДНК-полимераза и, используя нуклеотидтрифосфаты в качестве субстратов и доноров энергии, заполняет брешь ДНК – лигаза, используя АТФ как источник энергии, соединяет 3’,5’-фосфодиэфирной связью место разрыва между вновь синтезированной и основной нитями ДНК.

Изображение слайда
42

Слайд 42

БИОСИНТЕЗ РНК (ТРАНСКРИПЦИЯ) Транскрипция – это синтез РНК на матрице ДНК. Процесс катализируют РНК-полимеразы, которые подобно ДНК-полимеразам, образуют фосфодиэфирные связи между рибонуклеотидами в соответствии с принципами комплементарности к одной из нитей ДНК, которую обозначают как матричную.

Изображение слайда
43

Слайд 43

У эукариот синтез РНК происходит в ядре и митохондриях практически постоянно вне зависимости от фаз клеточного цикла. В ядре РНК синтезируют 3 фермента: РНК-полимераза I катализирует образование рРНК, РНК-полимераза II –синтез мРНК, РНК-полимераза III – образование тРНК. Нуклеотидтрифосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ) выполняют функции субстратов синтеза и источников энергии. В основе процесса лежит принцип комплементарного спаривания оснований.

Изображение слайда
44

Слайд 44

В ходе транскрипции матрицей является нить ДНК, имеющая направление от 3’ к 5’-концу, так как все РНК-полимеразы осуществляют рост новых цепей РНК в направлении от 5’ к 3’-концу антипараллельно матрице.

Изображение слайда
45

Слайд 45

Процесс транскрипции включает стадии инициации элонгации терминации

Изображение слайда
46

Слайд 46

РНК-полимеразы узнают место начала транскрипции - промотер, имеющий специфическую последовательность нуклеотидов –ТАТА-. На стадии инициации к –ТАТА-последовательности матричной цепи ДНК присоединяется белок – ТАТА-фактор, который стимулирует присоединение к ДНК РНК- полимеразы и белковых факторов инициации транскрипции. Образующийся комплекс вызывает расплетение двойной нити ДНК длиной в один виток спирали (около 10 нуклеотидных пар).

Изображение слайда
47

Слайд 47

На этапе элонгации происходит удаление факторов инициации и присоединение фактора элонгации. Синтез РНК осуществляется на матричной нити ДНК по принципу комплементарности. При этом в активном центре РНК-полимеразы каждый последующий нуклеотид связывается с 3’-концом предыдущего нуклеотида. По мере движения РНК-полимеразы по нити ДНК к освободившемуся промотору присоединяются новые молекулы фермента, поэтому один ген может одновременно транскрибироваться несколькими молекулами РНК-полимеразы.

Изображение слайда
48

Слайд 48

Стадия терминации начинается, когда РНК-полимераза достигает специфической последовательности нуклеотидов – сайта терминации. При этом фактор элонгации отделяется от РНК-полимеразы, а фактор терминации присоединяется. Он облегчает отделение синтезированной молекулы пре-РНК и фермента от матрицы ДНК.

Изображение слайда
49

Слайд 49

Молекулы РНК, которые синтезируются РНК-полимеразами, функционально неактивны и являются молекулами-предшественниками - пре-РНК. Они превращаются в зрелые молекулы только после соответствующих посттранскрипционных модификаций – созревания молекул РНК.

Изображение слайда
50

Слайд 50

Образование зрелых молекул мРНК начинается еще в процессе в процессе синтеза молекулы РНК-полимеразой II на стадии элонгации. К 5’-концу растущей нити РНК присоединяется 5’-концом молекула ГТФ и отщепляется ортофосфат. Затем основание – гуанин в составе ГТФ – метилируется с образованием 7-метил-ГТФ. Эту группу в составе мРНК называют «кэп» (колпачок или шапочка). Кэп защищает 5’-конец мРНК от действия нуклеаз и обеспечивает инициацию трансляции.

Изображение слайда
51

Слайд 51

После того как пре-мРНК освобождается от РНК-полимеразы II поли(А)-полимераза последовательно удлиняет 3’-конец молекулы, присоединяя от 150 до 200 остатков АМФ. Субстратом является АТФ. В результате на 3’-конце пре-мРНК образуется поли (А)-«хвост», который также защищает мРНК от расщепления РНКазами.

Изображение слайда
52

Слайд 52

Установлено, что эукариотические ДНК состоят из участков, кодирующих последовательность аминокислот в отдельных доменах молекулы белка – экзонов и участков, не содержащих информацию о строении белка – интронов. В ходе транскрипции получаются пре-РНК, содержащие участки, комплеменарные экзонам и интронам. В процессе созревания мРНК интроны удаляются, а экзоны соединяются между собой с высокой точностью при помощи комплексов из малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП) – сплайсосом. Этот процесс получил название сплайсинга.

Изображение слайда
53

Слайд 53

Сплайсосомы гидролизуют 3’, 5’-фосфодиэфирные связи на границе интрон-экзон и связывают экзоны между собой. Ферментативной активностью обладают РНК в составе мяРНП. СОЗРЕВАНИЕ мРНК

Изображение слайда
54

Слайд 54

Посттранскрипционные модификации тРНК. В клетках синтезируется около 20 семейств тРНК, молекулы которых содержат примерно 100 нуклеотидов. Представители каждого семейства способны связываться только с одной из 20 аминокислот, входящих в состав белков.

Изображение слайда
55

Слайд 55

1-удаляются участки полинуклеотидной цепи на 5’-и 3’концах молекулы пре-тРНК и интрон в центральной области молекулы 2-модифицируются азотистые основания и к 3’концу присоединяется триплет ССА 3-в цитоплазму выходят зрелые тРНК Посттранскрипционные модификации тРНК.

Изображение слайда
56

Слайд 56

В ядре при формировании пространственной конформации тРНК молекулы укорачиваются с 5’-и 3’концов с помощью специфических РНКаз и удаляется интрон. 10-15% азотистых оснований в молекулах модифицируется к 3’концу всех тРНК с помощью нуклеотидилтрансферазы последовательно один за другим присоединяется триплет нуклеотидов ССА, который необходим для связывания аминокислот, участвующих в синтезе белков

Изображение слайда
57

Слайд 57

Посттранскрипционные модификации пре-рРНК. Пре-рРНК освобождается из комплекса с ДНК в виде крупного транскрипта 45 S. 1-2% нуклеотидов этой молекулы метилируется по 2’-гидроксильной группе рибозы. Метильные группы служат маркерами для последующего расщепления пре-рРНК на молекулы 18 S, 28 S и 5,8 S. Самая короткая, 5 S рРНК кодируется отдельным геном и включается в рибонуклеопротеиновые частицы, содержащие 28 S и 5,8 S РНК, образуя большую субъединицу рибосомы. 18 S РНК формирует малую 40 S субъединицу рибосомы.

Изображение слайда
58

Последний слайд презентации: НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Строение и биосинтез ДНК и РНК

1-транскрипция пре-рРНК 2-связывание 45 S рРНК с белками и 5 S рРНК 3-метилирование пре-рРНК и расщепление на отдельные фрагменты 4-дальнейшее укорочение рРНК и формирование 40 S и 60 S субъединиц рибосом Субъединицы рибосомы и все зрелые мРНК и тРНК поступают в цитоплазму клетки и используются в синтезе белков.

Изображение слайда