Тема 1. Биологические молекулы М.А. Волошина СУНЦ НГУ

БЕЛКИ РЕГУЛЯТОРЫ ФЕРМЕНТЫ СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ТРАНСПОРТ ДВИЖЕНИЕ ЗАЩИТА Уникальность функций белков Матрицы? Углеводы, липиды РНК – риозимы Другие гормоны, ц-АМФ, ионы т-РНК Есть ли другие вещества, выполняющие те же функции ?

Белки выполняют все функции, кроме одной – ИНФОРМАЦИОННОЙ не способны к самовоспроизведению

Эту функцию выполняет ДНК главная и единственная ее функция

ДНК – самая большая молекула в клетке. Она намного больше белков и РНК Каждая хромосома = одна молекула ДНК 23 хромосомы человека = 23 молекулы ДНК 1 метр Самые длинные из них 8 см вся наследственная программа организма ДНК – это молекула-текст. В последовательности ее нуклеотидов записана вся наследственная программа организма

клетка хромосомы в ядре ДНК хромосома 1 молекула ДНК ген ещё ген

1953 Фрэнсис Крик Джеймс Уотсон Открыта структура ДНК Дата рождения молекулярной биологии

Francis Harry Compton Crick James Dewey Watson

Розалинд Франклин Рентгеноструктурный портрет ДНК – знаменитое фото

Молекулы ДНК и РНК можно увидеть в электронный микроскоп ДНК бактериальных плазмид

ДНК реовируса сканирующий электр. микроскоп

ДНК, выделенная из одной хромосомы человека РНК

ДНК и РНК – нерегулярные полимеры мономер – нуклеотид 2. фосфат 1. сахар 3. азотистое основание Одинаковая часть состоит из 3 частей

Сахар Рибоза 2

Сахар дезоксириоза 2 H 2 -

3 H Азотистое основание Фосфат Следующий нуклеотид цепочки

Нуклеотид фосфат Сахар (риоза / дезоксириоза) Азотистое основание – одно из

Пурины Пиримидины Тимин, Т Цитозин, Ц Аденин, А Гуанин, Г ДНК

Пурины Пиримидины Тимин, Т Цитозин, Ц Аденин, А Гуанин, Г ДНК РНК Урацил, У Убрали метильную группу

АТФ – аденозинтрифосфат рио нуклеотид макроэргические связи Аденин

Синтез цепочки из нуклеотидов Реакция конденсации – отщепление молекулы воды. HOH H H H2OH2O Полимер Мономер Затрата энергии Е

3 5 Ц ОН 3 5 Т

3 5 Ц 3 5 Т Н Фосфодиэфирная связь

3 Т ОН 5 Ц Фосфодиэфирная связь A 3 ОН 5 5' конец цепи 3' конец цепи Фосфодиэфирная связь Направление роста

Растущий конец – всегда 3´ для всех нуклеиновых кислот – ДНК и РНК

Строение ДНК

1950 Правила Чаргаффа Эрвин Чаргафф

Правила Чаргаффа [ А ] + [ Г ] = [ Т ] + [ Ц ] = 50%

Объяснение правилам Чаргаффа дали Уотсон и Крик ДНК – это 2 цепочки, соединенные по принципу комплементарности

Принцип комплементарности : А Т Г Ц Слабые водородные связи! Прочнее

3 Т ОН 5 Ц A Т A НОНО Г

2 нм 3.4 нм 1 виток – 10 н.п. На одну н.п. приходится 0.34 нм

Принципы строения ДНК А Г Г Т Ц А А Ц Нерегулярность Двуцепочечность Ц Ц Комплементарность А Г Т Т Г Антипараллельность 3'3' 5'5' 5'5' 3'3' Т

Какие черты в строении ДНК прямо указывают на ее функцию? (Сравните со строением белков)

Строение РНК

Отличия РНК от ДНК 1. Одноцепочечные молекулы 2. Сахар – риоза вместо дезоксириозы 3. У вместо Т 4. Намного меньше – сравнимы по размеру с белками.

Виды РНК 1. и-РНК = м-РНК информационная, матричная до 10 тысяч нуклеотидов 2. т- РНК транспортная около 100 нуклеотидов 3. р-РНК риосомальная 2-3 тысячи нуклеотидов как и белки, имеют 3-мерную конформацию линейная

Образование вторичной структуры РНК ГЦЦУУГЦЦУУ ЦГГААЦГГАА Г У А У Ц А У А

Схема образования петель в РНК за счет комплементарных участков

« клверный лист » Транспортная РНК ~ 100 нуклеотидов

Рибосомальная РНК 16 S р-РНК Самая большая из всех видов РНК – 2-3 тысячи нуклеотидов

Функции РНК в порядке их открытия 1. Информационная: реализация информации Все виды РНК – посредники в передаче информации от ДНК к белку ДНК РНК белок Место встречи всех трех РНК – ? риосома 1950-e

Функции РНК в порядке их открытия 1. Информационная: хранение информации (у части вирусов) Примерно 80% вирусов человека и животных использует для записи информации РНК У них она выполняет ту же роль, что ДНК у всех остальных организмов

Функции РНК в порядке их открытия 2. Каталитическая 1982 Рибозимы – РНК-ферменты Не все РНК, а лишь некоторые: р-РНК риосом, РНК некоторых вирусов РНК в составе сплайсосомы

Минимальный риозим, способный расщеплять РНК Томас Чек

Функции РНК в порядке их открытия 3. Регуляторная 1990-е Малые РНК регулируют работу генов в ядре и синтез белка в цитоплазме Аналогична функции ДНК- связывающих белков

ДНК – принцип комплементарности, позволяющий матричное копирование молекулы Белков – трехмерную структуру, позволяющую выполнять самые разные функции (катализ, регуляцию, транспорт) РНК сочетает свойства

РНК ДНК Белок 3-D форма и разнообразные функции Матричное копирование