Тема: Молекулярні основи спадковості. Реалізація спадкової інформації презентация

Питання: Рівні організації спадкового матеріалу. ДНК та РНК – їх роль в збереженні та перенесенні інформації. 2. Генетичний код . 3. Ген, визначення, класифікація і будова. 4. Молекулярні механізми реалізації генетичної інформації в клітині та їх регуляція. 5. Нехромосомна спадковість 6. Генна інженерія і біотехнологія.

Рівні організації спадкового матеріалу. ДНК та РНК – їх роль в збереженні та перенесенні інформації 1. Генний. Структурна одиниця рівня – ген. В генах закодована інформація про будову макромолекул, які обумовлюють розвиток ознак організму. Порушення структури гена змінює сенс генетичної інформації, призводить до появи генних мутацій. 2. Хромосомний. Структурна одиниця рівня – хромосома. При мітозі, завдяки розходженню хромосом, спадковий матеріал рівномірно розподіляється між дочірніми клітинами. Различные гены, находящиеся в хромосомах, способны оказывать влияние друг на друга. Под воздействием разнообразных факторов структура хромосом может изменятся, что сопровождается хромосомными перестройками (мутациями). 3. Геномний. Всю совокупность взаимодействующих генов, содержащуюся в гаплоидном наборе хромосом клеток данного организма, называют геномом.

Рівні організації (компактизації) хроматину. Розпрямлена нитка : 1 молекула ДНК + молекули гістонов, розміщених паралельно. Неактивний хроматин. Нуклеосома: 8 молекул гістонов + ділянка ДНК ( ~ 200 нуклеотидів). Найбільш активний хроматин. Хроматинова фибрилла: соленоїд (1 виток- 6-7 нуклеосом) або нуклеомера (объеднання 8-10 нуклеосом). Петельна структура: хроматиновая фібрила утворює петлі або «розетки» (хромомеры). Хромонема: зближення хромомерів за довжиною Хроматида: спірально або петлеподібно упаковані хромонеми. Хроматида – нереплікована хромосома.

Хроматин (ДНП – дезоксирибонуклеопротеїд)/хромосоми Хімічний склад: ДНК (30-40%) + білки (65%) + РНК + ліпіди, іони Білки: гістонові = основні (5 фракцій: Н1, Н2ά, Н2β,Н3, Н4) негістонові = кислотні (~ 100 фракцій) Функції білків: компактизація ДНК регуляторна В розтянутому стані довжина 2-ної спіралі ДНК, що міститься в кожній хромосомі людини = 5 см. При компактизації відбувається вкорочення у 8000-10 000 разів. Хроматин – диспергований стан ДНП, в інтерфазних ядрах Хромосоми – суперспиралізований, конденсований стан ДНП, в цитозолі клітин, що діляться. Найменша хромосома людини містить 50 млн пар нуклеотидів, найбільша– 250 млн пар нуклеотидів.

Гетерохроматин – конденсована, компактна, (генетично неактивна –не транскрибується) ділянка хроматину Гетерохроматин – конденсована, компактна, (генетично неактивна –не транскрибується) ділянка хроматину .

Будова метафазної хромосоми. Після реплікації ДНК хромосома складається з 2 хроматид (2 молекули ДНК) – це реплікована хромосома.

Класифікація хромосом Класифікація хромосом за морфологією хромосом: рівноплечі = метацентричні нерівноплечі = субметацентричні палочковидні = акроцентричні супутникові = центричні (з вторинною перетяжкою) точкові (телоцентричні) за індивидуальним набором генів аутосоми = соматичні (у людини = 1-22 пара) статеві за забарвленням барвниками Рутинне забарвлення – групи хромосом Дифернційне забарвлення – всі хромосоми Гомологичні хромосоми – однакові за формою по формою, разміром, набором генів, диференційним забарвленням.

Центральна догма

«Заборонені» матричні синтези

Другий принцип матричних синтезів – принцип посилення - в ході копіювання інформації стає більше

Місце реплікації в клітинному циклі Реплікация ДНК завжди передує поділу клітини

Напівконсервативність реплікації

ДНК-полімераза використовує нуклеотиди у вигляді 5' трифосфатів

Реплікативна вилка Уніполярність: «Наростаючий» кінець нового ланцюга – завжди 3'

Процесинг

Етапи процесингу

Ген Транскрибується не вся ДНК, а лише окремі ії ділянки – гени

Центральна догма

ГЕНЕТИЧНИЙ КОД – «словник кодонів» - строга

Транспортні РНК Один кінець впізнає кодон в м-РНК, інший– несе амінокислоту.

Рибосома – молекулярний апарат трансляції

Место синтеза белка зависит от назначения

Регуляція експресії генів Рівні регуляції: Структурна організація генів Структурна організація хроматину Транскрипція Процесинг Трансляція Посттрансляційна модифікація

Регуляція експресії на рівні структурної організації генів: ампліфікація генів Регуляція експресії на рівні структурної організації хроматину: Спіралізація-деспіралізація хроматину Регуляція експресії на рівні транскрипції: Індукція синтезу білків (Lac-оперон) Репресія синтезу білків (триптофановий, гістидиновий оперони)

Лактозний оперон

Гістидиновий оперон

Регуляція транскрипції у еукаріот

Регуляція процесингу Альтернативний сплайсинг (в процесі синтезу антитіл утворюються мембранозвязані і секреторні форми антитіл) 2. Редагування мРНК (апопротеїн В в клітинах печінки і тонкого кишечника) 3. Зміна стабільності мРНК.

Регуляція трансляції 1. Зміна швидкості трансляції синтез білків в ретикулоцитах синтез ферритину - білка, що забезпечує зберігання іонів заліза в клітині (посилюється при підвищенні внутрішньоклітинної концентрації заліза) 2. Відмінності в тривалості життя молекул (залежить від активності убіквітинової системи)

Цитоплазматична спадковість — это явление, когда в наследовании признака участвуют компоненты цитоплазмы. За хранение и передачу наследственной информации отвечает молекула ДНК Молекула ДНК есть не только в ядре. В клетках есть органеллы, имеющие свою собственную ДНК: митохондрии — их ДНК немного отличается от двухцепочечной спирали — это кольцевые молекулы (больше похоже на нуклеойд бактерий); пластиды — (лейкопласты, хромо — и хлоропласты)- их ДНК тоже имеет форму кольца.

Характерная черта цитоплазматической наследственности — это наследование по материнской линии Почему? Потому что яйцеклетка отличается от сперматозойда большим количеством цитоплазмы, в которой содержатся эти органеллы. Митохондрии есть и в сперматозойде, но в жгутике, а он при оплодотворении отваливается, так что эти митохондрии просто не попадают в новый организм. Примеры цитоплазматической наследственности:

Влияет ли цитоплазматическая наследственность на другие виды наследственности? Было доказано, что хромосомная и нехромосомная наследственность могут взаимодействовать, приводя к более сложным случаям наследования.