ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ Лекция 3

ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ. Лекция 3

Селекция наука о методах создания и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов гибридизация, отбор, получение полиплоидов и пр. ТРАДИЦИОННЫЕ МЕТОДЫ спонтанный и индуцированный мутагенез, генетическая инженерия, белковая инженерия, клеточная инженерия СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ИЗМЕНЧИВОСТЬ способность организмов передавать свои признаки, свойства из поколения в поколение в основе данного свойства лежат процессы репликации и репарации ДНК способность организмов приобретать новые признаки и свойства в основе данного свойства лежат процессы комбинативной и мутационной изменчивости ДНК Генетические основы селекции

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ. Лекция 3

Хроматин – вещество хромосом – комплекс ДНК и белков Нуклеиновые кислоты – линейные биополимеры (полинуклеотиды), построенные из мононуклеотидов, соединенных фосфодиэфирными связями ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота РНК – рибонуклеиновая кислота Ген – единица транскрипции эукариот Оперон – единица транскрипции прокариот Хроматин – вещество хромосом – комплекс ДНК и белков Нуклеиновые кислоты – линейные биополимеры (полинуклеотиды), построенные из мононуклеотидов, соединенных фосфодиэфирными связями ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота РНК – рибонуклеиновая кислота Ген – единица транскрипции эукариот Оперон – единица транскрипции прокариот Словарь

Формы наследственности ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯЯДЕРНАЯ

ДНК и РНК ФУНКЦИИ ДНК – хранение и передача наследственной информации мРНК – (матричная РНК) перенос информации о структуре белка к месту трансляции (рибосомы) рРНК – (рибосомальная РНК) формирование рибосом, контроль синтеза белка на рибосомах тРНК – (транспортная РНК) перенос аминокислот к месту трансляции (рибосомы)

Строение нуклеиновых кислот

Сходство и различие ДНК и РНК

Процессы матричного синтеза

Генетический код система кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов (триплеты нуклеотидов – кодоны)

Репликация матричный синтез молекулы ДНК, приводящий к ее самовоспроизведению (удвоению)

Транскрипция синтез всех видов РНК по матрице ДНК

Единица транскрипции (транскриптон) 5 3 промотор кодирующий участок терминатор оперон 5 3 промотортерминаторэкзоны интроны ген Экзоны – последовательности, кодирующие последовательность аминокислот в белке Интроны – последовательности, не кодирующие белки Экзоны – последовательности, кодирующие последовательность аминокислот в белке Интроны – последовательности, не кодирующие белки Цистроны – последовательности, кодирующие белки или полипептиды, участвующие в одном метаболическом процессе

Процессинг ( посттранскрипционные модификации) – механизм формирования функционально активной молекулы РНК

Трансляция синтез белка на рибосомах при участии мРНК и тРНК, задается генетическим кодом

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ИЗМЕНЧИВОСТИ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ. Лекция 3

НЕНАСЛЕДСТВЕННАЯНЕНАСЛЕДСТВЕННАЯ 1. ОНТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ. 1. ОНТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ. Последовательное появление и изменение признаков и свойств у особи в ходе онтогенеза. 2. МОДИФИКАЦИОННАЯ. 2. МОДИФИКАЦИОННАЯ. Изменение признака под действием факторов окружающей среды. 1. ОНТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ. 1. ОНТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ. Последовательное появление и изменение признаков и свойств у особи в ходе онтогенеза. 2. МОДИФИКАЦИОННАЯ. 2. МОДИФИКАЦИОННАЯ. Изменение признака под действием факторов окружающей среды.ИзменчивостьНАСЛЕДСТВЕННАЯНАСЛЕДСТВЕННАЯ 1. КОМБИНАТИВНАЯ. 1. КОМБИНАТИВНАЯ. Комбинирование наследственного материала в ходе мейоза и при оплодотворении. 2. МУТАЦИОННАЯ. 2. МУТАЦИОННАЯ. Качественное изменение генетического материала. 1. КОМБИНАТИВНАЯ. 1. КОМБИНАТИВНАЯ. Комбинирование наследственного материала в ходе мейоза и при оплодотворении. 2. МУТАЦИОННАЯ. 2. МУТАЦИОННАЯ. Качественное изменение генетического материала.

Словарь Мутагенез – процесс внесения изменений в структуру генома под действием мутагенных факторов Мутагены – факторы, вызывающие повреждение структуры ДНК Мутации – перестройки генетического материала Мутагенез – процесс внесения изменений в структуру генома под действием мутагенных факторов Мутагены – факторы, вызывающие повреждение структуры ДНК Мутации – перестройки генетического материала

Мутагены ТИПЫ ФИЗИЧЕСКИЕ – излучение, температура, ультразвук и пр. ХИМИЧЕСКИЕ – алкилирующие соединения, аналоги азотистых оснований, супер мутагены и пр. БИОЛОГИЧЕСКИЕ – вирусы, токсины, экзогенная ДНК

Типы мутаций

Со сдвигом рамки считывания Без сдвига рамки считывания Транзиции и трансверсии Делеции и инсерции Генные мутации

Без сдвига рамки. Транзиции и трансверсии Транзиции Транзиции – замены оснований, при котором одно пуриновое основание заменяется другим пуриновым основанием (гуанин - аденином или аденин - гуанином), либо пиримидиновое на пиримидиновое основание (тимин - цитозином или цитозин - тимином) Трансверсия Трансверсия – пуриновое основание замещается на пиримидиновое основание или наоборот

Классификация по эффекту. Нонсенс-мутация мутация, в результате которой кодон теряет способность кодировать аминокислоту и становится стоп-кодоном это приводит к преждевременной терминации синтеза белка мутация, в результате которой кодон теряет способность кодировать аминокислоту и становится стоп-кодоном это приводит к преждевременной терминации синтеза белка

переключает кодон на кодирование другой аминокислоты Классификация по эффекту. Миссенс-мутация

Миссенс-мутации, нонсенс-мутации, сайленс-мутации

Со сдвигом рамки Происходят в результате вставки или потери нуклеотидных пар, при этом общая длина ДНК изменяется. Происходит полное изменение структуры белка Происходят в результате вставки или потери нуклеотидных пар, при этом общая длина ДНК изменяется. Происходит полное изменение структуры белка

Хромосомные мутации

Геномные мутации

ОСНОВЫ ГЕНОМИКИ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ. Лекция 3

Глоссарий Геномика – раздел молекулярной генетики, изучающий структуру и функционирование геномов организмов Геном – совокупность всех молекул ДНК (хромосомных и внехромосомных) в клетке организма данного вида Ген – структурная и функциональная единица наследственности Геномика – раздел молекулярной генетики, изучающий структуру и функционирование геномов организмов Геном – совокупность всех молекул ДНК (хромосомных и внехромосомных) в клетке организма данного вида Ген – структурная и функциональная единица наследственности

Разнообразие живого

Вирусы внутриклеточные облигатные паразиты, использующие для своего размножения белоксинтезирующий аппарат клетки- хозяина

Вирусы: строение вириона

Бактериофаги: морфологическая классификация 1 тип 1 тип – нитевидные ДНК-содержащие фаги, лизируют бактерии, имеющие F-плазмиды 2 тип 2 тип – фаги с аналогом отростка, мелкие РНК-содержащие фаги 3 тип 3 тип – фаги с коротким отростком (Т3,Т7) 4 тип 4 тип – фаги с несокращающимся чехлом отростка и двунитевой ДНК (Т1,Т5 и др.) 5 тип 5 тип – ДНК-содержащие фаги с сокращающимся чехлом отростка, заканчивающимся базальной пластинкой (Т2, Т4, Т6) 1 тип 1 тип – нитевидные ДНК-содержащие фаги, лизируют бактерии, имеющие F-плазмиды 2 тип 2 тип – фаги с аналогом отростка, мелкие РНК-содержащие фаги 3 тип 3 тип – фаги с коротким отростком (Т3,Т7) 4 тип 4 тип – фаги с несокращающимся чехлом отростка и двунитевой ДНК (Т1,Т5 и др.) 5 тип 5 тип – ДНК-содержащие фаги с сокращающимся чехлом отростка, заканчивающимся базальной пластинкой (Т2, Т4, Т6)

Бактериофаги: строение (бактериофаг Т4) ДНК линейная, 2-х цепочечная, состоит из 160 п.н. Кодирует о более 150 белков, 30 белков, участвующих в репликации фаговой ДНК. ДНК линейная, 2-х цепочечная, состоит из 160 п.н. Кодирует о более 150 белков, 30 белков, участвующих в репликации фаговой ДНК.

Трансдукция: взаимодействие с оболочкой бактерии

Бактериофаги: пути развития

РНК вирусы. Трансфекция

Особенности генома прокариот ДНК организовано в нуклеоид, с нуклеоидами ассоциированы молекулы РНК-полимеразы, ДНК-топоизомеразы и гистоноподобного белка HU

Внехромосомные элементы ПЛАЗМИДЫ (более 20) Функции: регуляторная – обеспечивает компенсацию нарушений метаболизма ДНК клетки хозяина кодирующая – заключается во внесении в клетку новой информации ПЛАЗМИДЫ (более 20) Функции: регуляторная – обеспечивает компенсацию нарушений метаболизма ДНК клетки хозяина кодирующая – заключается во внесении в клетку новой информации R- плазмиды R- плазмиды – определяют устойчивость к антибиотикам (r-ген, Tra-оперон) F- плазмиды F- плазмиды – участвуют в конъюгации (Tran-оперон), передаются в клетку бактерии- реципиента Col–плазмиды Col–плазмиды – контролируют синтез бактериоциногенов – антибактериальных веществ, вызывающих гибель бактерий того же или близких видов R- плазмиды R- плазмиды – определяют устойчивость к антибиотикам (r-ген, Tra-оперон) F- плазмиды F- плазмиды – участвуют в конъюгации (Tran-оперон), передаются в клетку бактерии- реципиента Col–плазмиды Col–плазмиды – контролируют синтез бактериоциногенов – антибактериальных веществ, вызывающих гибель бактерий того же или близких видов

Эукариотический геном Эукариотический геном химерный – несет гены бактерий, переместившиеся в геном эукариот в ходе процесса симбиогенеза

ПОСЛЕДСТВИЯ НАРУШЕНИЕ ПРОЦЕССА МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК ДИСРЕГУЛЯЦИЯ ТРАНСКРИПЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ НАРУШЕНИЕ «ГИСТОНОВОГО КОДА» КОМПАКТИЗАЦИЯ ДНК

Особенности генома эукариот признак прокариоты эукариоты ДНКкольцеваялинейная генетическая структура непрерывная прерывистая белки-гистоны нет есть транскриптоноперонген плазмиды есть у низших митохондрии нет есть пластиды нету автотрофов