DNR IR RNR MOLEKULINĖ STRUKTŪRA
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 59

DNR IR RNR MOLEKULINĖ STRUKTŪRA PowerPoint PPT Presentation


  • 117 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

DNR IR RNR MOLEKULINĖ STRUKTŪRA. ĮVADAS. Genetikos kursą pradėsime nuo mole k ul inės geneti kos Molekulinė genetika tyrinėja DN R stru ktūrą ir funkcijas molekulių lygmenyje

Download Presentation

DNR IR RNR MOLEKULINĖ STRUKTŪRA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

DNR IR RNR MOLEKULINĖ STRUKTŪRA


Vadas

ĮVADAS

  • Genetikos kursą pradėsime nuo molekulinės genetikos

    • Molekulinė genetika tyrinėja DNR struktūrą ir funkcijas molekulių lygmenyje

  • Pastarųjų metų mokslo pasiekimai, tobulinant tyrimo metodus ir kuriant naujas koncepcijas, labai išplėtė molekulinės genetikos žinias

    • Šis progresas palietė ne tik molekulinę, tačiau ir požymių perdavimo bei populiacijų genetikas

  • Didžiaja dalimi genetikos žinios yra sukauptos tiriant DNR ir RNR

2-2


2 1 dnr kaip genetin med iaga

2.1 DNR KAIP GENETINĖ MEDŽIAGA

  • Savo funkciją genetinė medžiaga atlieka tik tada, kai ji pasižymi tam tikromis savybėmis

    • 1. Informacija: Ji privalo turėti informaciją, būtiną visam organizmui sukurti

    • 2. Paveldėjimu: Ji privalo būti perduodama iš tėvų vaikams

    • 3. Replikacija: Ji turi būti kopijuojama

      • Tada ji gali būti perduodama iš tėvų vaikams

    • 4. Kintamumu: Ji privalo gebėti keistis

      • Toks kintamumas užtikrina plačiai stebima fenotpinę variaciją kiekvienos rūšies viduje

2-3


2 1 dnr kaip genetin med iaga1

2.1 DNR KAIP GENETINĖ MEDŽIAGA

  • Daugelio genetikų, tarp jų ir Mendelio, duomenys atitiko šias keturias savybes

    • Tačiau genetinės medžiagos cheminė prigimtis negalėjo būti nustatyta vien tik kryžminant organizmus

  • Iš tikrųjų, DNR kaip genetinės medžiagos identifikavimas pareikalavo naujoviško požiūrio į eksperimentinę biologiją

2-4


Frederick o griffith o eksperimentai su streptococcus pneumoniae

Fredericko Griffithoeksperimentai su Streptococcus pneumoniae

  • Griffithastyrė bakteriją (Diplococcus pneumoniae), kuri dabar vadinama Streptococcus pneumoniae

  • Yra aptinkami du S. pneumoniaekamienai

    • S  Smooth (lygus)

      • Sekretuoja polisacharidinę kapsulę

        • Ši apsaugo bakteriją nuo gyvūnų imuninės sistemos

      • Auginamos ant kietos terpės suformuoja lygias kolonijas

    • R  Rough (šiurkštus)

      • Nesugeba sekretuoti kapsulės

      • Kolonijų kraštai nelygūs

2-5


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • Be to, dviejų S kamienų kapsulės gali reikšmingai skirtis pagal savo cheminę sudėtį

  • Retos mutacijos gali paversti S kamienus R kamienais ir atvirkščiai

    • Tačiau mutacjos nekeičia kamienų tipų

2-6


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • 1928 m. Griffithas atliko eksperimentus naudodamas du S. pneumoniae kamienus: IIIS tipo ir IIR tipo

    • 1. Pelėms suleistos gyvos IIIS tipo bakterijos

      • Pelės žuvo

      • IIIS tipo bakterijos buvo išskirtos iš pelių kraujo

    • 2. Pelėms suleistos gyvos IIR tipo bakterijos

      • Pelės išgyveno

      • Iš pelių kraujo nebuvo išskirta gyvų bakterijų

    • 3. Pelėms suleistos aukšta temperatūra užmuštos IIIS tipo bakterijos

      • Pelės išgyveno

      • Iš pelių kraujo nebuvo išskirta gyvų bakterijų

    • 4. Pelėms suleistos gyvos IIR tipo aukšta temperatūra užmuštos IIIS tipo bakterijos

      • Pelės žuvo

      • IIIS tipo bakterijos buvo išskirtos iš pelių kraujo

2-7


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

2-8


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • Griffithasnusprendė, kad kažkokia medžiaga iš žuvusių IIIS tipo bakterijų transformavo IIR tipo bakterijas į IIIS tipą

    • Jis pavadino šį procesą transformacija

  • Medžiaga, kuri tai padarė, buvo pavadinta transformuojančiąja priežastimi

    • Griffithui nepavyko nustatyti, kokia tai medžiaga

  • Transformuojančiosios priežasties prigimtis buvo nustatyta gerokai vėliau, naudojant įvairius biocheminius metodus

2-9


Avery macleod ir mccarty eksperimentai

Avery, MacLeod ir McCarty eksperimentai

  • Avery, MacLeod ir McCarty suprato, kad Griffithotyrimų rezultatai gali būti panaudoti genetinei medžiagai nustatyti

  • Jie atliko savo eksperimentus penktame XX a. dešimtmetyje

    • Tuo metu jau buvo žinoma, kad pagrindiniai ląstelių makrokomponentai yra DNR, RNR, baltymai ir angliavandeniai

  • Iš IIIS tipo bakterijų jie paruošė ląstelių ekstraktus, turinčius kiekvieną iš šių makromolekulių

    • Tiktai ekstraktai, turintys išgrynintą DNR, galėjo transformuoti IIR tipo bakterijas į IIIS tipo bakterijas

2-10


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • Avery et altaip pat atliko ir kitą eksperimentą

    • Jo reikėjo norint įrodyti, kad būtent DNR, o ne koks nors kitas ekstrakto komponentas (RNRar baltymas) yra genetinė medžiaga

2-11


Hershey ir chase eksperimentai su b a k terio f ag u t2

Hershey ir Chase eksperimentai su bakteriofagu T2

  • 1952 m. Alfred Hershey ir Marsha Chase pateikė papildomų įrodymų, kad genetinė medžiaga yra DNR

Kapsidės viduje

  • Jie tyrė bakteriofagą T2

    • Jo sandara yra palyginti paprasta, nes jį sudaro tik dvi makromolekulės

      • DNRir baltymai

Padaryti iš baltymo

2-12


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Bakteriofago T2 gyvenimo ciklas

2-13


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • Hershey and Chase eksperimentų santrauka:

    • Naudojo radioizotopus, norėdami atskirti DNR nuo baltymų

      • 32P specifiškai pažymi DNR

      • 35S specifiškai pažymi baltymus

    • Radioaktyviai pažymėtais fagais buvo užkrečiamos neradioaktyviosEscherichia coliląstelės

    • Po tam tikro laiko, reikalingo infekcijai įvykti, likusios fagų dalelės buvo pašalinamos

      • => Fagų liekanos ir E. coliląstelės buvo atskiriamos

    • Radioaktyvumas buvo vertinamas scintiliaciniu skaitikliu

2-14


Hipotez

Hipotezė

  • Tik fago genetinė medžiaga yra injekuojama į bakterijas

    • Radioaktyvi žymė turi parodyti, ar tai yra baltymas, ar DNR

2-15


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Rezultatai

2-16


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Dauguma radioaktyvios sieros rasta supernatante

Duomenų interpretacija

Tačiau tik maža dalis radioaktyvaus fosforo

  • Šie rezultatai rodo, kad infekcijos metu fago DNR buvo injekuota į bakterijų citoplazmą

    • Tai yra tas rezultatas, kurio buvo galima tikėtis, jei būtent DNR yra genetinė medžiaga

2-17


Kai kuriuose virusuose genetin s med iagos funkcij atlieka rnr

Kai kuriuose virusuose genetinės medžiagos funkciją atlieka RNR

  • 1956 m. A. Gierer ir G. Schramm išskyrė RNR iš augalų viruso – tabako mozaikos viruso (TMV)

    • Išvalyta RNR sukeldavo tas pačias pažaidas, kaip ir intaktinis TMV

      • Taigi, šių virusų genomą sudaro RNR

  • Dabar aptikta nemažai RNR virusų

2-18


Dnr ir rnr virus pavyzd iai

DNR ir RNR virusų pavyzdžiai

2-19


2 2 nukleino r g i strukt ra

2.2 NUKLEINO RŪGŠČIŲ STRUKTŪRA

  • DNR ir RNR yra stambios makromolekulės, susidarančios iš keleto lygmenų struktūrų

    • 1. Nukleotidaisudaro pasikartojančius vienetus

    • 2. Nukleotidai susijungia sudarydami grandinę

    • 3. Dvi grandinės sąveikauja sudarydamos dvigubą spiralę

    • 4. Dviguba spiralė susisuka, susilanksto ir sąveikauja su baltymais, sudarydama 3-D struktūras, formuojančias chromosomas

2-20


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

2-21


Nukleotidai

Nukleotidai

  • Nukleotidaiyra pasikartojantys DNR ir RNR struktūriniai vienetai

  • Juos sudaro trys komponentai

    • Fosfatinė grupė

    • Pentozė (cukrus)

    • Azotinė bazė

2-22


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

2-23


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Nukleotidų, randamų (a) DNRir (b) RNR, struktūra

  • Šie atomai randami laisvuose nukleotiduose

    • Tačiau jie yra pašalinami, kai nukleotidai jungiasi tarpusavyje, sudarydami DNR ir RNR grandines

A, G, C arT

A, G, C ar U

Pasikartojantis dezoksiribonukleino

rūgšties (DNR) elementas

Pasikartojantis ribonukleino rūgšties

(RNR) elementas

2-24


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • Bazė + cukrus nukleozidas

    • Pavyzdžiai

      • Adeninas + ribozė = adenozinas

      • Adeninas + dezoksiribozė = dezoksiadenozinas

  • Bazė + cukrus + fosfatas(i) nukleotidas

    • Pavyzdžiai

      • Adenozino monofosfatas (AMP)

      • Adenozino difosfatas (ADP)

      • Adenozino trifosfatas (ATP)

2-25


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Bazė visada prisijungia čia

Fosfatai prisijungia čia

2-26


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • Nukleotidai kovalentiškai susijungia per fosfodiesterinęjungtį

    • Fosfatas jungia vieno nukleotido 5’ anglies atomą su kito nukleotido 3’ anglies atomu

  • Tuo būdu grandinė turi kryptį

    • Iš 5’ į 3’

  • Fosforo rūgšties liekanos ir cukrūs sudaro nukleino rūgšties grandinės karkasą

    • Bazės kyšo iš karkaso

2-27


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

2-28


Dnr strukt ra buvo i ai kinta remiantis keliais esminiais rezultatais

DNR struktūra buvo išaiškinta remiantis keliais esminiais rezultatais

  • 1953 m. James Watson ir Francis Crick nustatė, kad DNR sudaro dviguba spiralė, kurioje nukleotidai sąveikauja tarpusavyje pagal tam tikras taisykles

  • Tačiau šio atradimo mokslinius pagrindus sukūrė kiti mokslininkai

    • Linus Pauling

    • Rosalind Franklin ir Maurice Wilkins

    • Erwin Chargaff

2-29


Linus as pauling as

Linusas Paulingas

  • Penktajame XX a. dešimtmetyje jis nustatė, kad tam tikri baltymų regionai gali susilankstyti į antrinę struktūrą

    • a-spiralė

  • Šiai struktūrai išaiškinti, jis pagamino modeli, sudarytą iš rutuliukų ir lazdelių

2-30


Rosalind franklin

Rosalind Franklin

  • Dirbo vienoje laboratorijoe su Mauricu Wilkinsu

  • Naudojo Rentgeno spindulių difrakciją drėgnų DNR siūlų struktūrai tirti

Difrakcinį vaizdą galima interpretuoti, naudojant matematinio modeliavimo metodus. Tai gali suteikti informacijos apie tiriamos molekulės struktūrą

2-31


Rosalind franklin1

Rosalind Franklin

  • Rentgeno difrakcijos metodais ji pasiekė gana didelės pažangos, tyrinėjant DNR struktūrą

  • Difrakciniai vaizdai atspindėjo kai kurias pagrindines DNR savybes

    • Spiralinė struktūra

    • Daugiau nei viena grandinė

    • 10 bazių porų tenka vienai pilnai spiralės vijai

2-32


Erwin o chargaff o eksperimentai

Erwino Chargaffo eksperimentai

  • Chargaffas pirmasis panaudojo daugelį nukleino rūgščių išskyrimo iš gyvų ląstelių, išgryninimo ir matavimo biocheminių metodų

  • Tuo metu jau buvo žinoma, kad DNR sudaro keturios bazės: A, G, C ir T

  • Bazių sudėties analizė gali atskleisti svarbias DNR struktūros ypatybes

2-33


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

2-34


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

2-35


Chargaffo tyrim duomenys bazi procentinis santykis skirting organizm dnr

Chargaffo tyrimų duomenys: bazių procentinis santykis skirtingų organizmų DNR

2-36


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Rezultatų interpretavimas

  • Duomenys, pateikti lentelėje, sudaro tik nedidelę dalį visų rezultatų, gautų Chargaffo

  • Iš rezultatų akivaizdžiai matyti, kad

    • Adenino procentas = timino procentui

    • Citozino procentas = guanino procentui

  • Šis dėsningumas vadinamas Chargaffotaisykle

    • Tai buvo vienas pagrindinių atspirties taškų, kuriuos panaudojo Watsonasir Crickas DNR struktūrai išaiškinti

2-37


Watson as ir crick as

Watsonasir Crickas

  • Būdami susipažinę su visais šiais tyrimų rezultatais, Watsonas ir Crickaspasiryžo išsiaiškinti DNR struktūrą

    • Jie bandė pagaminti DNR modelį iš rutuliukų ir lazdelių, kuriam būtų būdingi visi žinomi eksperimentiniai DNR bruožai

  • Esminis klausimas buvo kaip dvi (ar daugiau) grandinių sąveikauja tarpusavyje

    • Pirminė idėja buvo, kad grandinės sąveikauja per fosfato-Mg++sąsiuvas

2-38


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • Ši hipotezė, žinoma, buvo neteisinga!

2-39


Watson as ir crick as1

Watsonasir Crickas

  • Tada jie sukūrė modelį, kuriame

    • Fosfodezoksiribozinis karkasas buvo išorėje

    • Bazės buvo projektuojamos viena priešais kitą

  • Pradžioje jie manė, kad vandenilinės jungtys jungia identiškas bazes, esančias priešingose grandinėse

    • t.y., A su A, T su T, C su C, and G su G

  • Tačiau modeliavimas parodė, kad ir šis modelis nėra teisingas

2-40


Watson as ir crick as2

Watsonasir Crickas

  • Tik tada jie suprato, kad vandenilinės jungtys susidaro tarp A ir T bei tarp C ir G

    • Taigi, jie pagamino modelį, kuriame A sąveikavo su T, o G – su C

      • Šis modelis jau atitiko visus tuo metu žinomus duomenis apie DNR struktūrą

2-41


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Watsonasir Crickas

  • Watsonas, Crickasir Wilkinsas 1962 m. už DNR struktūros išaiškinimą gavo Nobeliopremiją

    • Deja, Rosalind Franklin mirė 1958, o Nobelio premijos nėra skiriamos po mirties.

2-42


Dviguba dnr spiral

Dviguba DNR spiralė

  • Pagrindinės struktūros ypatybės

  • Dvi grandinės yra susivijusios apie centrinę ašį

  • Vieną pilną apviją sudaro 10 bazių

  • Abidvi grandinės yra antiparalelios

    • Vienos kryptis yra nuo 5’ į 3’, o kitos - nuo 3’ į 5’

  • Spiralė yra dešninė

    • Kai ji vijasi nuo jūsų, spiralė sukasi pagal laikrodžio rodyklę

2-43


Dviguba dnr spiral1

Dviguba DNR spiralė

  • Pagrindinės struktūros ypatybės

  • DNR struktūra yra stabilizuojama

    • 1. Tarp komplementarių bazių susidaro vandenilinės jungtys

      • A jungiasi su T per dvi vandenilines jungtis

      • C jungiasi su G per tris vandenilines jungtis

    • 2. Bazių stekingas

      • DNR struktūroje bazės yra orientuotos taip, kad jų plokščiosios dalys “žiūri” viena į kitą. Esant tokiai orientacijai, tarp bazių susidaro stekingo jėgos, kurios papildomai stabilizuoja DNR struktūrą

2-44


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Pagrindinės savybės

  • Dvi DNR grandinės formuoja

  • dešninę dvigubą spiralę

  • Bazės priešingose grandinėse

  • jungiasi vandenilinėmis

  • jungtimis pagal A/T ir G/C

  • taisyklę

  • DNR grandinės yra anti-

  • paralelios pagal savo

  • 5’3’ kryptį

  • Kiekvienos grandinės

  • pilną 360° apviją

  • sudaro 10 nukleotidų

2-45


Dviguba dnr spiral2

Dviguba DNR spiralė

  • Pagrindinės struktūros ypatybės

  • Spiralės paviršiuje susiformuoja du asimetriškigrioveliai

    • 1. Didysis griovelis

    • 2. Mažasis griovelis

    • Kai kurie baltymai gali jungtis prie šių griovelių

      • Tuo būdu jie gali sąveikauti su tam tikromis nukleotidų sekomis

2-46


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

2-47


Dn r gali susiformuoti keli tip dvigubas spirales

DNRgali susiformuoti į kelių tipų dvigubas spirales

  • DNR dviguba spiralė gali sudaryti skirtingos konformacijos antrines struktūras

    • Dominuojanti forma, randama gyvose ląstelėse yra B-DNR

    • Esant tan tikroms in vitrosąlygoms, gali formuotis A-DNRirZ-DNRdvigubos spiralės

2-48


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • A-DNR

    • Dešninė spiralė

    • Vienoje vijoje 11 bp

    • Susiformuoja esant žemai drėgmei

    • Nėra aiškių įrodymų apie jos biologinę svarbą

  • Z-DNR

    • Kairinė spiralė

    • Vienoje vijoje 12 bp

    • Formavimą skatina

      • Esant didelei druskų koncentracijai - GC-turtingos sekos

      • Esant mažai druskų koncentracija – citozino metilinimas

    • Tokia konformacija gali būti svarbi transkripcijai ir rekombinacijai, bent jau mielių ląstelėse

2-49


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Bazės pakrypusios centrinės ašies atžvilgiu

Bazės pakrypusios centrinės ašies atžvilgiu

Bazės santykinai statmenos centrinei ašiai

Fosfofdezoksiribozinis karkasas išsidėstęs zigzagiškai

9-50


Dn r gali sudaryti trigub spiral

DNRgali sudaryti trigubą spiralę

  • XX a. Šeštojo dešimtmečio pabaigoje Alexander Rich et alatrado trigubą DNR

    • Ji susiformavo in vitronaudojnantsintetinės DNR fragmentus

  • Devintajame dešimtmetyje buvo nustatyta, kad natūrali dvigrandininė DNR gali jungtis su sintetine DNR grandine ir suformuoti trigubą DNR spiralę (tripleksą)

    • Sintetinė DNR grandinė jungiasi prie natūralios DNR didžiojo griovelio

2-51


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • Tripleksinės DNR formavimasis priklauso nuo specifinių sekų

  • Bazių poravimosi taisyklės yra

T jungiasi prie AT poros natūralioje DNR

  • Tripleksinė DNR gali dalyvauti keliuose svarbiuose procesuose

    • Replikacijoje, transkripcijoje, rekombinacijoje

  • Neseniai aptikti ląstelių baltymai, specifiškai atpažįstantys tripleksinę DNR

C jungiasi prie GC poros natūralioje DNR

Kaspino modelis

Bazių sekos pavyzdys

2-52


Erdvin dnr strukt ra

Erdvinė DNR struktūra

  • Tam, kad DNR tilptų ląstelėjė, ji turi būti efektyviai kompaktizuota per erdvines struktūras

    • Tokios struktūros sukuriamos dalyvaujant baltymams, galintiems jungtis prie DNR

  • Plačiau apie tai bus kalbama sekančioje paskaitoje

2-53


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

DNRapsiveja apie histoninius baltymus

2-54


Rn r s tru k t r a

RNRstruktūra

  • Pirminė RNR grandinės struktūra yra labai panaši į DNR grandinės struktūrą

  • RNRgrandinės paprastai būna nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių nukleotidų ilgio

  • RNR sintetinama naudojant DNR kaip matricą. Šios sintezės metu naudojama tik viena iš dviejų DNR grandinių

2-55


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

2-56


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

  • Nors RNR dažniausiai yra viengrandininė, RNE molekulėse gali formuotis dvigrandininiai regionai

    • Šios antrinės struktūros susidaro dėl komplementariųbazių poravimosi

      • A su U ir C su G

    • Dėl to trumpuose RNR segmentuose susiformuoja dviguba spiralė

  • Tipiška RNRdviguba spiralė

    • Yra dešninė

    • Sudaro A formą, kurioje vienai vijai tenka 11-12 bp

  • Gali susidaryti skirtingų tipų RNR antrinės struktūros

2-57


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Komplementarūs regionai

Nenkomplementarūs regionai

Palaikomi vandenilinių jungčių

Išsikišusi kilpa

Vidinė kilpa

Išsišakojusi kilpa arba mazgas

Kamieninė kilpa

Taip pat vadinama smeigtuko galvute

Turi bazes, išsikišančias iš dvigrandininių regionų

2-58


Dnr ir rnr molekulin strukt ra

Molekulė turi viengrandininius ir dvigrandininius regionus

  • Daugelis veiksnių gali įtakoti RNR tretinę struktūrą

    • Pavyzdžiui

      • Bazių poravimasis ir stekingas RNR molekulėje

      • Sąveikos su jonais, mažomis molekulėmis ir stambiais baltymais

Jie sąveikauja sudarydami šias 3-D struktūras

Kaspino modelis

  • Tretinė tRNRphestruktūra

    • Tai transportinė RNR kuri perneša fenilalaniną

2-59


  • Login