kopilkaurokov.ru - сайт для учителей

Создайте Ваш сайт учителя Курсы ПК и ППК Видеоуроки Олимпиады Вебинары для учителей

Молекулярные основы наследственности

Нажмите, чтобы узнать подробности

Молекулярные основы наследственности

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
Наладить дисциплину на своих уроках.
Получить возможность работать творчески.

Просмотр содержимого документа
«Молекулярные основы наследственности»

Молекулярные основы наследственности

Молекулярные основы наследственности

План лекции: Доказательства генетической роли ДНК Химический состав хромосом, функции и свойства ДНК Биологический код, его характеристика Репликация ДНК Особенности строения и виды РНК Реализация наследственной информации: транскрипция, процессинг, трансляция. Особенности строения и виды РНК. Регуляция генной активности Репаративные процессы в ДНК Генная инженерия Цитоплазматическая наследственность

План лекции:

  • Доказательства генетической роли ДНК
  • Химический состав хромосом, функции и свойства ДНК
  • Биологический код, его характеристика
  • Репликация ДНК
  • Особенности строения и виды РНК
  • Реализация наследственной информации: транскрипция, процессинг, трансляция. Особенности строения и виды РНК.
  • Регуляция генной активности
  • Репаративные процессы в ДНК
  • Генная инженерия
  • Цитоплазматическая наследственность

Трансформация – включение чужеродной ДНК в бактериальную клетку (Гриффитс, 1928 год,  при изучении штаммов пневмококка)

Трансформация – включение чужеродной ДНК в бактериальную клетку (Гриффитс, 1928 год, при изучении штаммов пневмококка)

  • свойство убитых бактерий - наличие капсулы и вирулентность передались от убитых бактерий к живым, произошла трансформация R штамма в S.
Трансдукция – способность вируса захватывать с собой часть ДНК клетки хозяина и передавать новым хозяивам свойства прежних

Трансдукция – способность вируса захватывать с собой часть ДНК клетки хозяина и передавать новым хозяивам свойства прежних

  • Ледеберг и Зиндер в 1952 г – опыты по трансдукции. Вирус – бактериофаг добавили к бактериям, синтезирующим триптофан …
Доказательства генетической роли ДНК: 1) изотопный способ: бактериофаги помечали радиоактивной серой и фосфором, в результате вновь образованные фаги содержали только фосфор, которым была помечена ДНК 2) опыты по гибридизации вирусов, когда гибриды содержали белковый футляр одного вида, а нуклеиновую кислоту другого 3) конъюгационный перенос: две бактерии – кишечные палочки могут конъюгировать между собой и ДНК одной переходит к другой 4) клонирование клеток, метод соматической гибридизации

Доказательства генетической роли ДНК:

1) изотопный способ: бактериофаги помечали радиоактивной серой и фосфором, в результате вновь образованные фаги содержали только фосфор, которым была помечена ДНК

2) опыты по гибридизации вирусов, когда гибриды содержали белковый футляр одного вида, а нуклеиновую кислоту другого

3) конъюгационный перенос: две бактерии – кишечные палочки могут конъюгировать между собой и ДНК одной переходит к другой

4) клонирование клеток, метод соматической гибридизации

Химический состав хромосом

Химический состав хромосом

  • Хромосомы состоят из ДНК (40%) и белка (60%)
  • Белков 2 вида: гистоновые (основные – 70%) и негистоновые (кислые – 30%)
Строение ДНК

Строение ДНК

  • ДНК – полимерная молекула, состоящая из повторяющихся мономерных звеньев, называемых нуклеотидами
  • Нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара – дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты
  • К первому атому углерода в молекуле пентозы С-1’ присоединяется азотистое основание, к пятому атому С-5’ с помощью эфирной связи – фосфат, у третьего атома С-3’ всегда имеется гидроксильная группа – ОН
  • Соединение нуклеотидов в макромолекулу происходит путем взаимодействия фосфата одного нуклеотида с гидроксилом другого так, что между ними устанавливается фосфодиэфирная связь
  • Азотистые основания в ДНК: аденин, гуанин – пуриновые; тимин и цитозин - пиримидиновые
Правила Чаргаффа

Правила Чаргаффа

  • У всякого организма число адениновых нуклеотидов равно числу тиминовых, а число гуаниновых — числу цитозиновых: А=Т, Г=Ц
  • Число пуриновых оснований равно числу пиримидиновых оснований: А+Г=Т+Ц
  • Соотношение А+Т/Г+Ц = видовому индексу (у человека 1,53)
  • Количество нуклеотидов в молекуле ДНК равно 100% или 1: А+Г+Т+Ц = 100%
Молекула ДНК включает две полинуклеотидные цепи, соединённые друг с другом водородными связями между их азотистыми основаниями по принципу комплементарности

Молекула ДНК включает две полинуклеотидные цепи, соединённые друг с другом водородными связями между их азотистыми основаниями по принципу комплементарности

  • Принцип комплементарности: аденин одной цепи соединяется двумя водородными связями с тимином другой цепи, а между гуанином и цитозином разных цепей образуются три водородные связи
  • Полинуклеотидные цепи в молекуле ДНК антипараллельны , т.е. взаимнопротивоположны: 5’- конец одной цепи соединяется с 3’ – концом другой, и наоборот. На 5’- конце цепи ДНК всегда расположен свободный фосфат у 5’-атома углерода, на противоположном 3’- конце – свободная ОН-группа у 3’ атома углерода
Модель ДНК

Модель ДНК

  • Свойства ДНК : двухцепочечная, правозакрученная спираль, гены в которой располагаются линейно, антипараллельность цепей, прерывистость (интроны и экзоны). Ген – участок ДНК, состоящий из нуклеотидов от нескольких десятков до тысяч, кодирующий какой-либо признак
  • Функции ДНК : хранение и воспроизводство генетической информации
Уровни упаковки генетического материала

Уровни упаковки генетического материала

  • Нуклеосомный уровень
  • Нуклеосома – это белковая глобула (октаэдр), содержащая по 2 молекулы четырех гистонов Н2А, Н2В, НЗ, Н4, вокруг которой двойная спираль ДНК образует 1,8 витка (200 пар нуклеотидов). Нуклеосомная нить имеет диаметр = 10-13 нм . Такая структура обеспечивает компактизацию ДНК примерно в 6—7 раз.
Вторая уровень компактизации –  соленоидный (супернуклеосомный)

Вторая уровень компактизации – соленоидный (супернуклеосомный)

  • Формирование хроматиновой фибриллы диаметром 25-30 нм . В этом процессе участвует гистон H1, который связывается с линкерной ДНК между нуклеосомными корами и сворачивает нуклеосомную фибриллу в спираль, с шагом в 6-8 нуклеосом. Длина ДНК сокращается в 50 раз.
Третий уровень – петлевой

Третий уровень – петлевой

  • Соленоидная фибрилла складывается, образуя петли различной длины. Длина ДНК сокращается в 1000 раз . Диаметр структуры в среднем составляет 300 нм, типична для интерфазной хромосомы.
Четвертый уровень – хроматидный

Четвертый уровень – хроматидный

  • Образуются хроматиды диаметром примерно 600-700 нм .
Пятый уровень – метафазной хромосомы

Пятый уровень – метафазной хромосомы

  • Ступень компактизации (в 7000 раз) характерна для метафазной хромосомы; ее диаметр равен 1400 нм .
Генетический код – это последовательность нуклеотидов в цепи ДНК, которая определяет последовательность аминокислот в белке  Свойства кода:

Генетический код – это последовательность нуклеотидов в цепи ДНК, которая определяет последовательность аминокислот в белке

Свойства кода:

  • триплетность коллинеарность (линейность) неперекрываемость однозначность избыточность (выражденость) универсальность
  • триплетность
  • коллинеарность (линейность)
  • неперекрываемость
  • однозначность
  • избыточность (выражденость)
  • универсальность
Репликация ДНК

Репликация ДНК

  • Репликация ДНК Синтез ДНК называется репликацией или редупликацией. В 1959 г. Артуру Корнбергу была присуждена Нобелевская премия за открытие механизма биосинтеза ДНК.
Принципы репликации ДНК

Принципы репликации ДНК

  • Прерывистость. Синтез новых цепей ДНК фрагментами. Репликон – участок между двумя точками, в которых начинается синтез «дочерних» цепей.
  • Комплементарность.
  • Полуконсервативность.
  • Антипараллельность.
РНК

РНК

  • Нуклеиновая кислота , состоящая из нуклеотидов, в состав которых входят азотистые основания (А У Г Ц), сахар рибоза и остаток фосфорной кислоты
  • Виды РНК: информационная, рибосомальная, транспортная и затравочная
  • Все виды РНК образуются в ядре
И - РНК

И - РНК

  • И-РНК образовавшаяся в результате транскрипции называется незрелой, т.к. имеет в своем составе интроны и экзоны
  • Процесс созревания (вырезание неинформативных участков – интронов) называется процессинг. В этом участвуют рестриктазы
  • А процесс сшивания экзонов – сплайсинг происходит с помощью лигаз
Р-РНК

Р-РНК

  • (90%)
  • включает в себя до 3000-5000 нуклеотидов
  • из р-РНК построен структурный каркас рибосом, ей принадлежит важная роль в инициации, окончании синтеза и отщеплении готовых молекул белка от рибосом
Т-РНК

Т-РНК

  • (10-15%)
  • состоит из 70-100 нуклеотидов
  • массой 25-30 тыс.
  • содержится в цитоплазме клеток и осуществляет перенос аминокислот из цитоплазмы на рибосомы
  • имеет вид клеверного листа.
  • на одном из концов имеет участок, к которому прикрепляется определенная аминокислота – акцепторный участок, на другом – участок, в котором располагается антикодон – это три нуклеотида, комплементарные кодону м-РНК.
Z-РНК

Z-РНК

  • (0,1%)
  • участвует в репликации
  • короткие молекулы, необходимые для синтеза фрагментов Оказаки, отстающей цепи ДНК при репликации
Гены подразделяются:

Гены подразделяются:

  • Структурные – гены, кодирующие белки;
  • Регуляторные или функциональные - гены, контролирующие синтез РНК, оказывающие влияние на активность структурных генов.
  • Экзоны - кодирующие участки гена, отвечающие за синтез аминокислотной последовательности белка.
  • Интроны – некодирующие участки гена.
Транскрипция Транскрипция – это процесс переписывания информации с молекул ДНК на и-РНК с помощью фермента РНК-полимеразы по принципу комплементарности.

Транскрипция

  • Транскрипция – это процесс переписывания информации с молекул ДНК на и-РНК с помощью фермента РНК-полимеразы

по принципу комплементарности.

  • Этапы транскрипции :
  • Связывание РНК-полимеразы с промотором
  • Инициация – начало синтеза
  • Элонгация – рост цепи РНК
  • Терминация – завершение синтеза и-РНК.
И-РНК образовавшаяся в результате транскрипции называется незрелой, т.к. имеет в своем составе интроны и экзоны. Процесс созревания (вырезание неинформативных участков – интронов) называется процессинг . В этом участвуют рестриктазы. А процесс сшивания экзонов – сплайсинг происходит с помощью лигаз.
  • И-РНК образовавшаяся в результате транскрипции называется незрелой, т.к. имеет в своем составе интроны и экзоны. Процесс созревания (вырезание неинформативных участков – интронов) называется процессинг . В этом участвуют рестриктазы. А процесс сшивания экзонов – сплайсинг происходит с помощью лигаз.
В структуре зрелой и-РНК выделяют

В структуре зрелой и-РНК выделяют

  • 1. инициирующая часть: колпачок (узнает), лидер кодон (присоединяется к комлементарному ему участку малой субъединицы рибосомы), стартовый кодон (АУГ – формил-метионин)
  • 2. кодирующая часть (элонгатор) – экзоны, которые кодируют аминокислоты белка
  • 3. терминатор – триплет, заканчивающий трансляцию
Трансляция – это процесс реализации информации, закодированной в структуре м-РНК, в последовательность аминокислотных остатков белка .

Трансляция – это процесс реализации информации, закодированной в структуре м-РНК, в последовательность аминокислотных остатков белка .

Этапы трансляции:

Этапы трансляции:

  • - присоединение и-РНК к рибосоме
  • - активация а/к и ее присоединение к т-РНК
  • - инициация (начало синтеза полипептидной цепи)
  • - элонгация – удлинение цепи
  • - терминация – окончание синтеза
  • - дальнейшее использование и-РНК или ее разрушение
Регуляция генной активности

Регуляция генной активности

  • Схема Ф. Жакобо и Ж. Моно, 1961 г.
Единица регуляции транскрипции – оперон, в состав которого входят: 1.Промотор – место прикрепления РНК-полимеразы 2. Ген-оператор – регулирует доступ РНК-полимеразы к структурным генам, взаимодействуя с регуляторными белками 3. Инициатор – место начала считывания генетической информации 4. Структурные гены – определяют синтез белков-ферментов, обеспечивающие цепь последовательных биохимических реакций 5. Терминатор – последовательность нуклеотидов завершающих транскрипцию
  • Единица регуляции транскрипции – оперон, в состав которого входят:
  • 1.Промотор – место прикрепления РНК-полимеразы
  • 2. Ген-оператор – регулирует доступ РНК-полимеразы к структурным генам, взаимодействуя с регуляторными белками
  • 3. Инициатор – место начала считывания генетической информации
  • 4. Структурные гены – определяют синтез белков-ферментов, обеспечивающие цепь последовательных биохимических реакций
  • 5. Терминатор – последовательность нуклеотидов завершающих транскрипцию
Ген-регулятор расположен вблизи оперона, он постоянно активен, на основе его информации синтезируется белок – репрессор Белок – репрессор образует химическое соединение с геном-оператором, и препятствует соединению РНК-полимеразы с промотором
  • Ген-регулятор расположен вблизи оперона, он постоянно активен, на основе его информации синтезируется белок – репрессор
  • Белок – репрессор образует химическое соединение с геном-оператором, и препятствует соединению РНК-полимеразы с промотором
Механизм регуляции активности оперона - индукция
  • Механизм регуляции активности оперона - индукция
РЕПАРАЦИЯ

РЕПАРАЦИЯ

  • ФОТОРЕАКТИВАЦИЯ или СВЕТОВАЯ репарация. В результате УФ - облучения целостность молекул ДНК нарушается, так как в ней возникают димеры, т. е. сцепленные между собой соединения в области пиримидиновых оснований. Фотореактивация катализируется ферментом фотолиазой, который активируется фотоном света и расщепляет димер на исходные составляющие.
  • ТЕМНОВАЯ или ЭКСЦИЗИОННАЯ репарация . Осуществляется в пять этапов: 1 - нарушения узнаются специфическими белками; 2 - эндонуклеазы делают надрезы в поврежденной цепи; 3 - экзонуклеазы осуществляют вырезание поврежденного участка; 4 - синтез нового участка по принципу комплементарности взамен удаленного фрагмента, с помощью ДНК-полимеразы; 5 - ДНК-лигаза соединяет концы старой цепи и восстановленного участка.
Генная инженерия — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы. Основные направления – создание трансгенных растений и животных и разработка принципов генной терапии.
  • Генная инженерия — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.
  • Основные направления – создание трансгенных растений и животных и разработка принципов генной терапии.
1. Получают нужный ген. 2. Подбирают вектор, обладающий всеми необходимыми характеристиками. 3. Вектор и клонированный ген обрабатывают одинаковыми рестриктазами. 4. Сшивают вектор и встроенный ген с помощью ДНК-лигазы. 5.Вводят рекомбинантную конструкцию из вектора и встроенного гена в клетки–мишени реципиента – осуществляют трансформации. 6. Проверяют наличие трансгена в клетках – мишенях .
  • 1. Получают нужный ген.
  • 2. Подбирают вектор, обладающий всеми необходимыми характеристиками.
  • 3. Вектор и клонированный ген обрабатывают одинаковыми рестриктазами.
  • 4. Сшивают вектор и встроенный ген с помощью ДНК-лигазы.
  • 5.Вводят рекомбинантную конструкцию из вектора и встроенного гена в клетки–мишени реципиента – осуществляют трансформации.
  • 6. Проверяют наличие трансгена в клетках – мишенях .
Цитоплазматическая наследственность

Цитоплазматическая наследственность

  • Собственную ДНК имеют пластиды, митохондрии, центриоли.
  • Пластидная наследственность обнаружена у декоративных цветов львиного зева, ночной красавицы.
  • В цитоплазме бактерий обнаружены автономно расположенные плазмиды, состоящие из кольцевых молекул ДНК. Выделяют три типа плазмид: содержащих половой фактор F, фактор R и плазмиды-колиценогены.
  • Фактор R встречается у ряда патогенных бактерий, с ним связана устойчивость к ряду лек. средств. Эти плазмиды имеют ген образования конъюгационного мостика. Такие мостики образуются между кишечной палочкой, обитающей в кишечнике и патогенными бактериями и фактор R может переходить от кишечной палочки к ним. В результате они становятся нечувствительными к тем лекарствам, которые обычно для них губительны.
Благодарю за внимание

Благодарю за внимание


Получите в подарок сайт учителя

Предмет: Биология

Категория: Презентации

Целевая аудитория: Прочее.
Урок соответствует ФГОС

Скачать
Молекулярные основы наследственности

Автор: Нидеева Байрта Джаловна

Дата: 31.10.2021

Номер свидетельства: 590134

Похожие файлы

object(ArrayObject)#851 (1) {
  ["storage":"ArrayObject":private] => array(6) {
    ["title"] => string(188) "Программа и примерное календарное планирование курса "Молекулярные основы наследственности".10 класс. "
    ["seo_title"] => string(109) "proghramma-i-primiernoie-kaliendarnoie-planirovaniie-kursa-moliekuliarnyie-osnovy-nasliedstviennosti-10-klass"
    ["file_id"] => string(6) "192849"
    ["category_seo"] => string(9) "biologiya"
    ["subcategory_seo"] => string(7) "prochee"
    ["date"] => string(10) "1427533468"
  }
}
object(ArrayObject)#873 (1) {
  ["storage":"ArrayObject":private] => array(6) {
    ["title"] => string(102) "презентация к уроку биологии "Основы биологии",9,11 класс "
    ["seo_title"] => string(61) "priezientatsiia-k-uroku-biologhii-osnovy-biologhii-9-11-klass"
    ["file_id"] => string(6) "225606"
    ["category_seo"] => string(9) "biologiya"
    ["subcategory_seo"] => string(11) "presentacii"
    ["date"] => string(10) "1439798833"
  }
}
object(ArrayObject)#851 (1) {
  ["storage":"ArrayObject":private] => array(6) {
    ["title"] => string(88) "Прокариотты жасушалардың құрылысы және қызметі"
    ["seo_title"] => string(54) "prokariotty_zhasushalardyn_k_u_rylysy_zh_nie_k_yzmieti"
    ["file_id"] => string(6) "460014"
    ["category_seo"] => string(9) "biologiya"
    ["subcategory_seo"] => string(11) "presentacii"
    ["date"] => string(10) "1519740964"
  }
}
object(ArrayObject)#873 (1) {
  ["storage":"ArrayObject":private] => array(6) {
    ["title"] => string(31) "Жасушалық теория"
    ["seo_title"] => string(20) "zhasushalyk_tieoriia"
    ["file_id"] => string(6) "460015"
    ["category_seo"] => string(9) "biologiya"
    ["subcategory_seo"] => string(5) "uroki"
    ["date"] => string(10) "1519741249"
  }
}
object(ArrayObject)#851 (1) {
  ["storage":"ArrayObject":private] => array(6) {
    ["title"] => string(59) "Электродинамика-электростатика"
    ["seo_title"] => string(32) "eliektrodinamika_eliektrostatika"
    ["file_id"] => string(6) "460017"
    ["category_seo"] => string(6) "fizika"
    ["subcategory_seo"] => string(11) "presentacii"
    ["date"] => string(10) "1519741530"
  }
}

Получите в подарок сайт учителя

Видеоуроки для учителей

Курсы для учителей

ПОЛУЧИТЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО МГНОВЕННО

Добавить свою работу

* Свидетельство о публикации выдается БЕСПЛАТНО, СРАЗУ же после добавления Вами Вашей работы на сайт

Удобный поиск материалов для учителей

Ваш личный кабинет
Проверка свидетельства