Синтез ТТФ
В составе ДНК нет уридиловых нуклеотидов, поэтому дУМФ идет на образование дТМФ.
Участие в этом принимает фермент тимидилатсинтаза.
Донором СН3- группы является N5,N10-метилен-Н4-фолат (вит.В9)
Аналоги пуринов и пиримидинов широко используются в терапии. Лекарственная регуляция синтеза ДНК, РНК.
Исключительная роль тимидилатсинтазы и В9 в синтезе ТМФ обусловила поиск и использование ингибиторов этой реакции для прекращения синтеза ДНК, что нашло применение в противоопухолевой терапии -
«бестиминовая смерть клетки»
Метотрексат, аминоптерин, триметоприм (структурные аналоги В9) являются ингибиторами дигидрофолатредуктазы.
Фторурацил – противоопухолевое (цитостатическое) средство, конкурентный ингибитор фермента тимидилатсинтазы.
Азидотимидин (ретровир) при синтезе ДНК на матрице ретровирусной РНК встраивается вместо дТТФ
Этапы изучения структуры и свойств нуклеиновых кислот
Впервые выделены Ф. Мишером (1869) из ядер клеток.
Термин «нуклеиновые кислоты» предложен А. Косселем (1889).
Нуклеиновые кислоты выделены Р. Альтманом в свободном от белков состоянии (конец 19 века).
А.Н. Белозерским и сотр. нуклеиновые кислоты выделены из растительных тканей (1936).
Э. Чаргаффом установлена закономерность содержания
в нуклеиновых кислотах |
нуклеотидов |
разных типов (1949-1951). |
|
1953 г. Д. Уотсоном и Ф. Криком установлена вторичная структура ДНК (двойная спираль). Нобелевская премия по физиологии и медицине(1962)
Реализация международного проекта «Геном человека» (1990 - 2005)
Проект «Геном человека» является наиболее амбициозной биологической исследовательской программой за всю историю науки.
Проект Человеческий Геном (The Human Genome Project, HGP) — международный проект, главной целью которого было определить последовательность нуклеотидов, которые составляют ДНК, и идентифицировать 20—25 тыс. генов в человеческом геноме.
$3-миллиардный проект был формально запущен в 1990 г. и ожидалось, что он продлится 15 лет. В международный консорциум вошли генетики США, Китая, Франции, Германии, Японии и Великобритании.
В 2003 г. исследование завершено (на 2 года раньше, чем планировалось)
Последовательность человеческой ДНК сохраняется в базах данных, доступных любому пользователю через Интернет. Национальный центр биотехнологической информации США хранит геномные последовательности в базе данных известной как GenBank.
Работа над интерпретацией данных генома находится всё ещё в своей начальной стадии. Ожидается, что детальное знание человеческого генома откроет новые пути к успехам в медицине и биотехнологии .
Нуклеиновые кислоты. ДНК.
Виды и функции ДНК
Ядерная |
Митохондриальная |
ДНК вирусов |
|
хранение информации, |
|||
экспрессия и |
Автономный |
Инфицирование |
|
рекомбинация, |
синтез белка |
||
клетки-хозяина |
|||
передача информации |
в митохондриях |
||
|
|||
в поколениях |
|
|
Структура ДНК
Первичная структура – полимеры,
мономерами являются нуклеотиды.
Вторичная структура – двойная
антипараллельная правозакрученная спираль.
Третичная структура:
компактизация и суперспирализация ДНК осуществляются с помощью
разнообразных белков.
Все связывающиеся с ДНК эукариотов белки можно разделить на 2 группы:
гистоновые и негистоновые белки.
Комплекс белков с ядерной ДНК клеток называют хроматином
(активный хроматин составляет 2 - 11%)
Формирование нуклеосом
Хромосома образуется из единственной и чрезвычайно длинной молекулы ДНК, которая содержит линейную группу множества генов.
В каждой ядросодержащей соматической клетке человека содержится 23 пары хромосом.
Длина молекулы ДНК в хромосоме среднего размера равна ~ 4 см.
Общая длина всех молекул ДНК гаплоидного набора составляет ~ 1 м.
1-я хромосома:
-всего оснований - 249.250.621,
- количество генов - 3511, - количество белок-кодирующих генов –
2076
Методы исследования структуры нуклеиновых кислот основаны на их физико-химических свойствах
При повышении температуры или добавлении щелочей происходит разрыв водородных связей между комплементарными основаниям.
При этом происходит денатурация (плавление) и нативная двухцепочечная ДНК переходит
водноцепочечную форму.
Способность ДНК денатурировать
ивосстанавливать двойную структуру используют для гибридизации при образовании дуплексов ДНК-РНК или ДНК-ДНК.
Методы молекулярной гибридизации
Если смешать растворы ДНК разных организмов, нагреть эту смесь (денатурировать ДНК
а затем охладить (отжиг то вновь будут
возникать двуспиральные структуры
Гибридные молекулы несовершенны: спирализованные участки чередуются в них с неспирализованными
(нет комплементарности! )
Несовершенство гибридов можно обнаружить с помощью электронного микроскопа.
Изучение гибридизации ДНК-ДНК позволило сделать следующие важные для биологии выводы:
ДНК клеток органов и тканей одного
итого же организма идентичны.
ДНК, выделенные из тканей разных особей одного биологического вида,
идентичны (за небольшим исключением!).
ДНК, полученные от особей разных биологических видов, неидентичны.
Степень несовершенства гибридов ДНК-ДНК тем больше, чем отдаленнее филогенетическое родство между видами.
Метод можно применять в
биологии ( систематика видов)
криминалистике (уточнение родства)