Регуляция репликации ДНК у бактерий.
Практическая работа 3.
Слободина Ксения, 5 группа.
Теоретическая часть
ДНК как основа генетической информации.
Дезоксирибонуклеи́новая кислота (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.
Экспериментальные доказательства генетической функции ДНК.
Опыт Гриффитса.
Работал с двумя штаммами пневмококка, которые отличались по внешнему виду и болезнетворным свойствам. Штамм S – от него мыши сразу погибали. Штамм R – при введении гибели мышей не наступало. Он заметил, что при смеси убитых вирулетных и невирулетных мышы погибали. Это доказало процесс транформации.
Трансформация – включение чужеродной ДНК в бактериальную клетку. Это перенос наследственной информации от одной клетки прокариотов к другой посредством ДНК бактерии – донора или клетки – донора. (Гриффитс, 1928).
Опыт Херши и Чейза.
Они выяснили, что не все вирусы убивают бактериальную клетку. Существуют умеренные фаги. Они могут быть и вирулентными и объединятся с геномом бактериальной клетки. При этом попадая в другие бактерии вирусы привносят чужие генетические данные. Так доказан процесс трансдукции.
Трансдукция заключается в том, что вирусы, покидая бактериальные клетки, в которых они паразитировали, могут захватывать с собой часть их ДНК и, перемещаясь в новые клетки, передавать новым хозяевам свойства прежних.
|
|
|
Доказательства генетической роли ДНК были получены в ряде опытов по заражению бактериальных клеток вирусами. Бактериофаг состоит из белковой капсулы правильной геометрической формы и молекулы нуклеиновой кислоты , свернутой в виде спирали. Фаг прикрепляется своими отростками к клеточной оболочке, с помощью ферментов разрушает участок клеточной мембраны и чрез образовавшееся отверстие вводит свою ДНК в клетку и т.д.
Когда белок фага был помечен радиоактивной серой 35S, а ДНК – радиоактивным фосфором 32Р оказалось, что вновь образованные фаги содержали только радиоактивный фосфор, которым была помечена ДНК. Эти опыты наглядно показали, что генетическая информация от внедрившегося фага его потомкам передается только проникающей в клетку нуклеиновой кислотой, а не белком, содержащимся в капсуле вируса.
Опыт Френкель-Конрата.
Им удалось доказать, что чистая НК вируса табачной мозаики может заражать растения. И удалось создать гибрид из вирусов, в котором белковый футляр принадлежал одному, а НК другому вирусу. В таких случаях генетическая информация гибридов в точности повторяла генетическую информацию вируса, чья НК находилась в гибриде.
|
|
|
Современные представления о генетическом коде. Опыт Ниринберга. Синтез специфических белков. Репликация, транскрипция, трансляция. Транскрипция 4х-значного кода первичной генетической информации в 20-значный аминокислотный код белков. Виды и структура т-РНК, р-РНК, и-РНК. Мультимерная организация белков (гемоглобин человека:HbA, HbA2, HbS, HbF).
Полуконсервативная репликация ДНК.
Принцип комплементарности (дополнения), лежащий в основе структуры ДНК, позволяет понять, как синтезируются новые молекулы ДНК незадолго перед делением клетки. Этот синтез обусловлен замечательной способностью молекулы ДНК к удвоению, он же определяет передачу наследственных свойств от материнской клетки к дочерним.
Сборка новой цепи идет в точном соответствии с принципом комплементарности: против А-Т, против Г-Ц, в результате образуется две молекулы ДНК того же нуклеотидного состава. Одна цепь «старая» происходит от первоначальной, а другая – синтезируется вновь. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, воспроизводится точная копия «материнской» молекулы ДНК. Иными словами, каждая нить ДНК служит матрицей, на которой строится комплементарная ей цепь. Процесс удвоения ДНК принято называть матричным синтезом, т.к. новые молекулы ДНК имеют ту же структуру, что и исходящие.
|
|
|
В дочерних клетках сохраняется та же наследственная информация. В случае если в исходной ДНК произойдет перестановка или замена нуклеотидов, то в дочерних это будет скопировано – в этом заключается молекулярный механизм изменчивости. Это изменение будет передаваться из клетки в клетку, из поколения в поколение.
До получения экспериментального подтверждения полуконсервативного способа репликации предлагались три варианта удвоения ДНК:
1. консервативный;
2. полуконсервативный;
3. мозаичный.
При консервативной и полуконсервативном способах репликации должны были наблюдаться следующие изменения положения полос ДНК в центрифужной пробирке после каждого клеточного цикла.
Τᴀᴋᴎᴍ образом, полуконсервативный способ репликации ДНК, характеризуется исчезновением после первого же деления клеток "тяжелых" молекул ДНК, а также появлением гибридных молекул.
Мозаичный способ репликации характеризоваться появлением после первого деления расплывчатой полосы в районе гибридных ДНК с постепенным ее сдвигом вверх при последующих делениях.
|
|
|
Результаты, полученные Месельсоном и Сталем, свидетельствовали именно о полуконсервативном способе репликации ДНК.
ДНК-полимеразы.
Молекулы ДНК способны размножаться, то есть сами себя воспроизводить. Этот процесс называется репликацией, и он осуществляется с помощью фермента ДНК-полимеразы, способного вести комплементарный синтез ДНК по однонитевой матрице. При делении клетки процессу образования хроматид из родительской хромосомы предшествует репликация ДНК, которая происходит на синтетической стадии S клеточного цикла.
Регуляция репликации ДНК у бактерий.
Репликация хромосом бактерий тесно сопряжена с метаболизмом клеток. Например, частота инициаций новых раундов репликации зависит от скорости роста бактериальных клеток, и в клетках быстро растущих бактерий могут содержаться хромосомы с несколькими работающими репликативными вилками , хотя для репликации одной бактериальной хромосомы их требуется только две, инициированные в единственной области начала репликации (ori) и расходящиеся в противоположных направлениях. Это позволяет бактериям при благоприятных условиях затратить для генерации меньше времени, чем для полной репликации бактериальной хромосомы. Очевидно, что для поддержания строго упорядоченного характера репликации должны существовать тонкие механизмы регуляции репликации на уровне инициации новых раундов. Такие механизмы, действительно, существуют.
Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 30; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!