Презентация Структура нуклеиновых кислот. Обмен нуклеотидов онлайн

Содержание слайда: ГУ «Луганский государственный медицинский университет» Кафедра медицинской химии СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ Доц. Благодаренко Е.А.

Содержание слайда: 21 февраля 1953 года молодые ученые ДЖЕЙМС УОТСОН (James Dewey Watson) и ФРЕНСИС КРИК (Francis Crick) в небольшом пабе «The Eagle» в Кембридже объявили об открытии «секрета жизни» - структуре молекулы ДНК (двойной спирали). Месяцем позже Уотсон и Крик создали и представили общественности трехмерную модель молекулы ДНК, сделанную из шариков, кусочков картона и проволоки. Джеймс Уотсон, Френсис Крик и Морис Х. Ф. Уилкинс были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине 1962 года «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живой материи».

Содержание слайда: Нуклеиновые кислоты Нуклеиновые кислоты (НК) – это высокомолекулярные (с большой молекулярной массой) нерегулярные биополимеры, состоящие из нуклеотидов, соединенных в цепи с помощью фосфодиэфирных связей (нерегулярные – означает, что несколько типов мономеров составляют самые разнообразные неповторяющиеся последовательности). Два основных вида НК: ДНК - ДезоксирибоНуклеиновая Кислота РНК – РибоНуклеиновая Кислота Различаются особенностями строения нуклеотидов, а также укладкой вторичной структуры.

Содержание слайда: Нуклеиновые кислоты: функции Функция полимерных НК (ДНК и РНК) – хранение и реализация генетической информации, а также передача ее из поколения в поколение. Это выражается в управлении всеми матричными биосинтезами в клетках, о чем мы поговорим в следующей лекции. Функции отдельных моно- и ди- нуклеотидов также важны и разнообразны Перенос химической энергии с помощью макроэргических нуклеозидтрифосфатов (АТФ, ГТФ) Коферменты (производные витаминов и АМФ) : НАД, НАДФ, ФАД, ФМН Вторичные мессенджеры внутриклеточной передачи гормонального сигнала (цАМФ, цГМФ) Медиатор в нервной системе – аденозин. Коньюгаты-активаторы: УДФ (в синтезе гликогена и др), S-аденозил-метионин

Содержание слайда: Нуклеотид состоит из трех компонентов Азотистое гетероциклическое основание Пентоза Фосфат

Содержание слайда: Нуклеотиды В нуклеотидах ДНК используется пентоза – дезоксирибоза, пурины – Аденин и Гуанин и пиримидины – Тимин и Цитозин В нуклеотидах РНК используется пентоза – рибоза, пурины – Аденин и Гуанин и пиримидины – Урацил и Цитозин ДНК Примеры РНК

Содержание слайда: Структура АТФ Структура цАМФ (вторичный мессенджер) 3’,5’-циклический аденозин монофосфат

Содержание слайда: ДНК содержится в ядре и митохондриях клеток, ДНК содержится в ядре и митохондриях клеток, имеет три структурных уровня организации. ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК

Содержание слайда: ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК Пространственная структура ДНК, представляет собой двухцепочечную правозакрученную спираль. В каждой цепи мономерами выступают дезоксирибонуклеотиды – дАМФ, дГМФ, дЦМФ, дТМФ. Цепи ДНК антипараллельны, т.е. одна из них имеет направление 5' 3‘, а другая 3’ 5‘. Одна цепь ДНК, считывается при транскрипции для последующего синтеза белка, и называется кодирующей или матричной, другая – некодирующей. Цепочки ДНК соединены между собой непрочными водородными связями, которые, удерживают их вместе благодаря своей многочисленности (по типу застежки-«молнии»)

Содержание слайда: ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК Водородные связи образуются между пуриновыми и пиримидиновыми азотистыми основаниями по принципу комплементарности: Аденину соответствует Тимин (две водородные связи), а Гуанину – Цитозин (три водородные связи) Две цепи соединяются между собой таким образом, что все азотистые основания обращены вовнутрь двойной спирали, а пентозофосфатный остов расположен кнаружи. Последовательность нуклеотидов одной цепи полностью комплементарна последовательности второй цепи

Содержание слайда: Комплиментарные пары оснований Комплиментарное взаимодействие азотистых оснований связано с уникальным расположением функциональных групп, обеспечивающих образование водородных связей, определяя тем самым специфическое узнавание комплиментарных пар

Содержание слайда: Мутации Поскольку водородные связи не прочные, то иногда возможны ошибочные взаимодействия некомплиментарных оснований, возникающие в процессе репликации – точечные мутации. Поэтому в ядре клетке работает мощный аппарат репарации ДНК, исправляющий такие ошибки. Ряд физических и химических факторов могут усиливать вероятность таких ошибок. Например: окисление аденина

Содержание слайда: Формы вторичной структуры ДНК A B Z

Содержание слайда: ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК Представляет собой суперспираль. Длина молекул ДНК очень большая. Суммарная длина ДНК в каждой клетке около 1,8 метра. Суперспирализация ДНК необходима для ее компактной упаковки в ядре клетки и формирования хромосом. Хроматин уложен в виде сферических частиц – нуклеосом, соединенных друг с другом нитью ДНК. Нуклеосома представляет собой комплекс участка молекулы ДНК и восьми молекул белков гистонов. В составе нуклеосомы находятся по 2 молекулы каждого типа гистонов Н2α, Н2β, Н3, Н4. Нить ДНК, последовательно контактируя с гистонами Н2α, Н2β, Н4, Н3, Н3, Н4, Н2β, Н2α, наматывается в 1,75 оборота на гистоновое ядро, которое "маскирует" 146 пар оснований ДНК. Гистон Н1 связывается с нуклеосомой на участке входа и выхода ДНК так называемый линкерном участоке), "склеивая" и "маскируя" еще 20 пар оснований. Гистон Н1 защищает ДНК в этом месте от действия нуклеаз. Таким образом, с помощью одной нуклеосомы замаскировано 166 пар оснований, формируя структуру по типу «нитки бус».

Содержание слайда: ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК Кроме нуклеосом, существует еще несколько уровней укладки ДНК, показанных на предыдущем слайде, например фибриллы диаметром 30 нм, образующиеся при закручивании в суперспираль. Участок ДНК между нуклеосомами называется спейсерным (англ: space – пространство), его длина варьирует в зависимости от вида организма и типа клеток. У человека она составляет около 50-60 пар нуклеотидов. Максимально плотная укладка хромосомы происходит перед митозом и во время его. Тогда-то хромосомы и могут быть видны в микроскоп. В покоящихся клетках хромосомный материал выглядит нечетко и распределен по всему ядру. В таком состоянии он получил название "хроматин". В составе хроматина выделяют 60% белка (гистоны и кислые белки), 35% ДНК и около 5% РНК. У человека в ядрах клеток по 46 хромосом: 23 от мамы и 23 от папы. 22 пары идентичны и называются аутосомные. 1 пара различается – это половые хромосомы: X (женская) и Y (мужская). Все хромосомы выглядят х-образно, так как они видны перед митозом, а перед этим произошла репликация, то есть это 2 дочернии копии, соединенные в центромере.

Содержание слайда: МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ДНК Митохондрии имеют собственный уникальный геном, представленный одной кольцевой молекулой ДНК, которая кодирует синтез 13 белков. Митохондриальная ДНК наследуется по материнской линии, так как митохондрии происходят из цитоплазмы яйцеклетки. (сперматозоиды не передают митохондрий при слиянии). Имеет некоторые особенности: Отсутствие свободных концов Отсутствие участков- интронов (процесс сплайсинга отсутствует) Отсутствие процесса кэпирования Отсутствие в митохондриях ферментов репарации (и как следствие большое число ошибок в ДНК ) ДНК митохондрий не метилируется Наличие отклонений от универсального генетического кода

Содержание слайда: РИБОНУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА (РНК) Рибонуклеиновая кислота (РНК) представляет собой последовательность рибонуклео-зидмонофосфатов – АМФ, ГМФ, ЦМФ, УМФ, связанных друг с другом 5'-3'-фосфодиэфирными связями. Основной функцией РНК является «переписывание» генетической информации с ДНК и реализация ее в биосинтезе белка трансляция), путем участия ее в формировании белок-синтезирующей системы рибосом.

Содержание слайда: УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ РНК

Содержание слайда: ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА РНК

Содержание слайда: ВИДЫ РНК

Содержание слайда: ВИДЫ РНК Матричные РНК (мРНК) Представляют собой линейную последовательность нуклеотидов. К 5'-концу молекулы присоединен метилгуанозиндифосфат, на 3'-конце имеется полиадениловая последовательность. Образуются в процессе транскрипции (переписывания) с кодирующей цепи ДНК. Их функция – информационная, т.е. перенос информации о структуре белков от ДНК к месту их синтеза. Малые РНК используются для созревания мРНК и некоторых других клеточных процессов. Рибосомальные РНК (рРНК) У прокариот и эукариот различны и отличаются величиной седиментации (скорости оседания молекулы при центрифугировании). Они участвуют в построении рибосом. У прокариот три разновидности рРНК: 5S, 16S и 23S. Малую (30S) субчастицу рибосом образуют белки и 16S-рРНК; большую (50S) субъединицу – белки, 23S-рРНК и 5S-рРНК. У эукариот в составе рибосом четыре типа рРНК: 5S, 5,8S, 18S и 28S. Малую (40S) субъединицу образуют белки и 18S-рРНК, большую (60S) – белки и 5S-, 5,8S-, 28S-рРНК.

Содержание слайда: ТРАНСПОРТНЫЕ РНК (тРНК)

Содержание слайда: Обмен нуклеотидов ДНК и РНК поступающие с пищей перевариваются на отдельные нуклеотиды Часть нуклеотидов используется для синтеза собственных ДНК и РНК Большая часть пищевых нуклеотидов подвергается дальнейшему распаду Основная масса нуклеотидов для синтеза собственных ДНК и РНК синтезируются заново Раздел «обмен нуклеотидов» включает изучение синтеза и распада нуклеотидов. Сегодня поговорим о распаде.

Содержание слайда: Катаболизм пуриновых оснований

Содержание слайда: Подагра – метаболическое нарушение

Содержание слайда: Подагра – метаболическое нарушение

Содержание слайда: БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ! БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!