slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
DNR IR RNR MOLEKULINĖ STRUKTŪRA

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 59

DNR IR RNR MOLEKULINĖ STRUKTŪRA - PowerPoint PPT Presentation


  • 279 Views
  • Uploaded on

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

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' DNR IR RNR MOLEKULINĖ STRUKTŪRA' - tate


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
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

slide6
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

slide7

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

slide9

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

slide11

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

slide14
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

slide17

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

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

nukleotidai
Nukleotidai
  • Nukleotidaiyra pasikartojantys DNR ir RNR struktūriniai vienetai
  • Juos sudaro trys komponentai
    • Fosfatinė grupė
    • Pentozė (cukrus)
    • Azotinė bazė

2-22

slide24

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

slide25

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

slide26

Bazė visada prisijungia čia

Fosfatai prisijungia čia

2-26

slide27

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 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

slide37

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

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

slide42

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

slide45

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

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

slide49

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

slide50

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

slide52

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

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

slide57

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

slide58

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

slide59

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

ad