 |
Генетический код. Его основные свойства.
|
|
|
|
Определение предмета молекулярная биология, этапы развития, основные открытия.
1947 г – Шредингер “Что такое жизнь с точки зрения физики” – приход физиков в биологию. Исход физиков после Хиросимы в биологию и она из описательной науки стала аналитической.
М.б. – не раздел биохимии.
Биохимия – двумерна, м.б. – трёхмерна.
Ю.А. Овчинников – М.б. – наука о механизмах хранения, воспроизведения, передачи и реализации ген. Информации; о структуре и функциях нерегул. Полимеров – белков и НК.
Волькенштейн – Живые системы, существующие на земле, представляют собой открытые, саморегул., самовоспроизв. системы, построенные на основе НК и белков.
Белки и НК – нерегул полимеры.
Полиэтилен: А-А-А-А (этилен – А) – регулярный
А-Б-А-Б-А-Б-А-Б-А – полимер регулярный
А-Б-А-А-Б-Б-Б-Б-А-А – нерегулярный полимер, но если повторить участок, то будет регулярный.
В нерегулярном полимере порядок чередования мономеров неочевиден, но он есть!
Мономеры белков – только α – L – аминокислоты (и одна иминокислота – пролин)
История М.Б.
1953 г – не год рождения м.б.
1935 -1944 гг. - “романтический период”- рождение и детство. Связано с появлением Эл. Микроскопов, позволивших наблюдать вирусы и фаги (комплексы НК и белков.)
Вирусы – неклеточная форма жизни.
1935 г – Дельбрюк, Лурия – занимались вирусами.
1940 г – Бидл и Татум – “Один ген – один фермент” – очень важно работали с дрожжами. Сейчас известно, что это не так.
1944 г – первое доказательство ген. роли ДНК.
1944 – 1953 гг. – второй романтический период – подготовка создания модели ДНК (он и закончился её созданием Уотсоном, Криком и Уилкинсоном)
|
|
|
1953 – 1962 гг. – догматический период – был сформулирован центральный постулат М.Б.
1962 г – расшифрован ген. код – начался академический период. (длится и посей день)
С 1974 г – открытие рестриктаз – начался генно–инженерный подпериод.
Генная инженерия – не наука, но сумма технологий.
Основные открытия М.Б.
1944 г – Эйвери, Маклеод, Маккарти – доказательство ген. роли ДНК.
1953 г – Уотсон, Крик, Уилкинс – установление структуры ДНК. Розалинда Франкмен – работала в лаборатории Уилкинсона и занималась рентгеноструктурным анализом ДНК.
1961 г – Жакоб, Мано, Львов – открыли ген. регуляцию синтеза ферментов.
(lac – оперон E. Coli)
1962 г – расшифровка ген кода – Нирнберг, Матеи и Очоа. Конгресс биохимиков в НГУ – там они доложили на секционном заседании об открытии (было 20 – 40 человек). Через 4 года открылся свой МБ конгресс (3000 человек).
1967 г – Артур Корнберг – неформальный лидер Мб мира. Синтезировал in vitro биологически активную ДНК.
1970 г – Темин, Балтимор, Дульбеко – открытие ревертаз и явление обратной транскрипции.
1974 г – Смит, Натанс, Арбер – открытие рестриктаз.
1978 г – Шарп и Робертс - открытие сплайсинга (сращивания без узлов) – удаление интронов и сшивание экзонов. (копий!) В РНК.
1982 г – Чек – открытие автосплайсинга и рибозимов.
Все ферменты (энзимы) – белки, но не все белки ферменты. Ферментативно активная РНК – рибозим.
1987 г – Мюллис – ПЦР.
1998 г – Файер и Мэллоу – открытие РНК – интерференции.
Доказательство ген. роли ДНК.
1928 г – Гриффитс – работал с пневмококками (вызывают пневмонию у мышей)
2 штамма – капсульный (из полисахаридов над плазмалеммой) и безкапсульный – нелетальный.
Трансформация – приобретение одним организмом некоторых признаков другого орг. За счёт захвата его ген. информации.
|
|
|
1944 г – Эйвери и Ко – разделили на основные сост. Части: полисахариды, белки НК (ДНК) (проводили разделение в щелочных условиях – гидролиз РНК)
1957 г – Френкель – Конрад – эксперимент с ВТМ (вирус табачной мозаики) ВТМ – белковый цилиндр с 1 молю РНК (разные штаммы – разные повреждения, но под микроскопом неотличимы)
11599616 доказательств на сегодняшний день – а точнее многие миллионы.
Хронология открытий, подготовивших создание Уотсоном и Криком модели двойной спирали ДНК.
1868 г – Мишер (швейцарский химик) – нуклеин – вещ - во из ядер, устойчивое к щелочи (сегодня хроматин – комплекс ДНК и белков)
1889 г –Альтман – разделил нуклеин на НК и белок.
К 1900 г химиками были описаны все азотистые основания.
1909 г – Левин обнаружил H3PO4 и рибозу.
1930 г – Левин – дезоксорибозу.
1938 г – Астбюри и Белл – рентгеноструктурный анализ и показали, что расстояние
м/у 2 – мя нуклеотидами – 3,4 нм.
1947 г – Улланд прямым (кислота) и обратным (щелочь) титрованием показал наличие в ДНК групп N-H и C=O, связанных водородными связями.
1953 г – Чаргафф – Гидролиз ДНК и хроматография гидролизата – количественный состав азотистых оснований.
Нуклеозид, нуклеотид, полинуклеотид. Нерегулярные полимеры.
Правило Чаргаффа:
1)
2)
К - коэффициент специфичности – постоянен для вида. (у человека – 0,66; у туберк. Палочки – 2,2)
Г и Ц – 3 связи, А и Т – 2 связи => на ед. длинны больше связей и ДНК палочки прочнее, чем ДНК человека. (термически стабильнее)
Структура НК.
Мономер – нуклеотид:
Х=Н – дезоксорибоза.
Х=ОН - рибоза.
Без H3PO4– нуклеозид.
АО
Пурины Пиримидины
Аденин Гуанин Тимин Цитозин Урацил
Связь м/у АО и рибозой – n-гликозидная.
В соединение нуклеотидов друг с другом в одной цепи АО участия не принимают.
Принципы строения двойной спирали ДНК. Виды ДНК.
1) Нерегулярность – нерегулярное чередование нуклеотидов при регулярном
сахарофосфатном скелете.
2) Антипараллельность – 5’ концу одной цепи соответствует 3’ конец
другой.
3) Комплементарность – каждому АО одной цепи соответствует строго
определённое АО антипараллельной цепи, при этом в комплементарной паре
|
|
|
обязательно 1 пурин и 1 пиримидин.
В паре А – Т – 2 водородных связи, в паре Г –Ц – 3 связи.
4) Наличие вторичной структуры в виде двойной спирали с общей осью.
Белки по-разному взаимодействуют по разные стороны бороздок.
Генетический код. Его основные свойства.
1) Триплетность – каждая аминокислота кодируется последовательностью из 3 – х нуклеотидов.
Код не может быть моноплетным (1 нуклеотид – 1 аминокислота), т.к. 4 < 20.
Код не может быть дуплетным, ибо число сочетаний и перестановок 16 < 20.
Код может быть триплетным, т.к. 64 – число сочетаний и перестановок > 20.
Но не может быть тетраплетным (256 >> 20)
2) Вырожденность – каждая аминокислота (за исключением метионина и триптофана) кодируется более чем 1 триплетом.(кодоном)
Аминокислота Кодоны
2 1 2
9 2 18
1 3 3
5 4 20
3 6 18
Всего 20 аминокислот. 61 кодон.
3) Наличие знаков препинания – в конце каждого гена находится по меньшей мере 1 знак препинания в виде стоп кодона, кодирующего никакую аминокислоту.(УАА,УАГ,УГА)
На них прекращается синтез полипептида.
4)Однозначность – каждый триплет кодирует только 1 строго определённую аминокислоту либо является стоп – кодоном.
АЦУ
АЦЦ
Тирозин (вырожденность) любой из этих кодонов кодирует тирозин (однозн.)
АЦА
АЦГ
Исключение АУГ – в любой позиции в гене, кроме первой метионин, в 1 – вой позиции формилметионин. Это модифиц. Метионин, с которого начинается синтез любого белка прокариот.
|
|
|
