Основы биотехнологии

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

Генетические основы селекции

Изменчивость

Наследственность

способность организмов приобретать новые признаки и свойства в основе данного свойства лежат процессы комбинативной и мутационной изменчивости ДНК

способность организмов передавать свои признаки, свойства из поколения в поколение в основе данного свойства лежат процессы репликации и репарации ДНК

Молекулярные основы наследственности

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ. Лекция 3

Словарь

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

Формы наследственности

Ядерная

Цитоплазматическая

ДНК и РНК

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)

Оперон

Ген

Экзоны – последовательности, кодирующие последовательность аминокислот в белке Интроны – последовательности, не кодирующие белки

Цистроны – последовательности, кодирующие белки или полипептиды, участвующие в одном метаболическом процессе

Промотор

Кодирующий участок

Терминатор

Промотор

Экзоны

Терминатор

5’

3’

5’

3’

Интроны

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

Изменчивость

Ненаследственная

Наследственная

1. ОНТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ. Последовательное появление и изменение признаков и свойств у особи в ходе онтогенеза. 2. МОДИФИКАЦИОННАЯ. Изменение признака под действием факторов окружающей среды.

1. КОМБИНАТИВНАЯ. Комбинирование наследственного материала в ходе мейоза и при оплодотворении. 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

Мутагены

Типы мутаций

Генные мутации

Делеции и инсерции

Транзиции и трансверсии

Без сдвига рамки

Транзиции и трансверсии

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 – 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

Классификация по эффекту

Миссенс-мутация

Переключает кодон на кодирование другой аминокислоты

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

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

Разнообразие живого

Вирусы

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

Вирусы: строение вириона

http://sd1.uchebalegko.ru

Бактериофаги: морфологическая классификация

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

Бактериофаги: строение

ДНК линейная, 2-х цепочечная, состоит из 160 п.н. Кодирует о более 150 белков, 30 белков, участвующих в репликации фаговой ДНК.

(бактериофаг Т4)

Трансдукция: взаимодействие с оболочкой бактерии

http://visualrheumatology.ru

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

R- плазмиды – определяют устойчивость к антибиотикам (r-ген, tra-оперон) F- плазмиды – участвуют в конъюгации (tran-оперон), передаются в клетку бактерии-реципиента 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

Компактизация днк

Особенности генома эукариот

Признак

Прокариоты

Эукариоты

Днк

Кольцевая

Линейная

Генетическая структура

Непрерывная

Прерывистая

Белки-гистоны

Нет

Есть

Транскриптон

Оперон

Ген

Плазмиды

Есть

У низших

Митохондрии

Нет

Есть

Пластиды

Нет

У автотрофов