» » » Геометрия и "живые" молекулы

Презентация на тему Геометрия и "живые" молекулы


Здесь Вы можете скачать готовую презентацию на тему Геометрия и "живые" молекулы. Предмет презентации: Биология. Красочные слайды и илюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого презентации воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать презентацию - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 59 слайдов.

Слайды презентации

Слайд 1
Геометрия и “ живые ” молекулы
Слайд 2
“ Живые ” молекулы • ДНК – центральный архив информации; содержит инструкции (1) по производству белков; (2) по тому, когда, каким клеткам и какие белки производить • Белки – активные действующие лица, “ живые ” … • РНК …. Хорошо ли молекулы называть живыми?
Слайд 3
3D Геометрия – это наука о пространственных отношениях между телами, поверхностями, линиями и точками Эвклид 3 D = three dimensional = трехмерный
Слайд 4
Вот как выглядят белки Порин из бактерии K lebsiella pneumoniae Зеленый флюоресцентный белок из медузы Aequorea victria
Слайд 5
Еще примеры : РНК-зависимая РНК полимераза полиовируса
Слайд 6
А важна ли 3 D геометрия молекул? РНК-зависимая РНК полимераза полиовируса – молекулярная машина по полимеризации новой молекулы РНК. Как всяка машина, молекулярная машина состоит из множества согласованно работающих частей
Слайд 7
Пример удачного описания 3D геометрии живого Витрувианский человек Леонардо да Винчи
Слайд 8
В чем состоит описание этого 3 D объекта • Выделяем структурные единицы – части, эти части имеют названия • Функции частей нам известны • Подвижность частей нам тоже известна • Внутреннее строение частей описано наукой (анатомией, физиологией) • Важные геометрические параметры объекта и его частей и их вариации у разных объектов данного класса тоже описаны (рост, длина руки, форма зубов и др.)
Слайд 9
Как мы все это узнали? • Глаза… • Длительное наблюдение за объектами • Возможность измерять • …. Анатомия, физиология, биометрика …. ….
Слайд 10
“ Живые ” молекулы - маленькие • ДНК: толщина - 20 Å , длина - ? ( участок из 10 пар оснований имеет длину около 35 Å ) (геном кишечной палочки – около 5 млн пар оснований 4639675 п.о.) (геном человека – более 3 млрд пар оснований) • РНК: тРНК имеет диаметр около 70 Å • Диаметр белка может быть от 10 до многих сотен ангстрем (и даже тысяч)
Слайд 11
Если бы мы могли стать очень маленькими и поместились бы в одну живую клетку, то увидели бы …..
Слайд 12
Разные молекулы (вода, ионы, маленькие молекулы – лиганды, белки и др.) налетают со всех сторон. Разобраться что к чему непросто! Темно …
Слайд 13
Как же нарисовали модели белков? • Рентгено-структурный анализ - примерно, одномоментная фотография одной молекулы (или одновременно нескольких связанных друг с другом молекул), образующих кристаллическую структуру. • Не видим: движения белков, подвижность отдельных частей(*), поведения при встрече с другими молекулами и др. • Приходится а) проводить эксперименты; б) интерпретировать результаты и, часто, догадываться о том, что происходит (*) не совсем так, иногда кое-какие движения можно восстановить на основании экспериментальных данных – ЯМР, например.
Слайд 14
Геометрическое описание РНК-зависимой РНК полимеразы полиовируса, наверное, должно выглядеть так: (нарисовано на основе существующих на сегодня 3 D структур и многих других экспериментальных данных)
Слайд 15
Про жирафа и объем наших знаний о жизни белков (1) Основная функция жирафа – поедание верхней кроны листьев (2) путь развития жирафа до зрелого белк.., извините, организма (3) проблема функции хвоста жирафа осталась бы нерешенной и загадочной: Если бы биосфера была размерами с одну клетку, мы смогли бы – современными экспериментальными методами установить, что: удаление хвоста генно-инженерными методами не приводит к невыполнению функции, однако хвост закрепился в эволюции !!!???.
Слайд 16
ДНК – архив информации Значит, должны быть • Писатели (???!!!) • Читатели, которые используют информацию • Архивариусы, которые следят за тем, чтобы нужную информацию получали нужные читатели, заботились об архиве • Копировщики архива (клетки размножаются)
Слайд 17
Два способа чтения ДНК белками Фрагмент нуклеосомы лягушки Xenopus laevis См. Rasmol ДНК находится в B- форме. В такой форме она обычно хранится в хромосоме
Слайд 18
В ДНК закодирована информация • AAATTGCGCTTTCCAGGG … или вроде того • И как же ее переписать, разглядывая (нам, людям) или “ щупая ” (ДНК- зависимой РНК-полимеразе)? • AGCTGAATTCAGCTGAAC
Слайд 19
Этим и займемся – для участка ДНК Где же буквы A, T, G, C? Чтобы найти буквы нам (людям) нужно упростить картинку, найти и назвать части молекулы
Слайд 20
Сахаро-фосфатный остов ДНК (выделен)
Слайд 21
В каком направлении читать ДНК?
Слайд 22
Глазами легко увидеть различные пары оснований A C T G
Слайд 23
ДНК-зависимая РНК-полимераза • только переписывает буквы • расплетает две цепи ДНК • изгибает одну цепь так, как ей удобно • работает с каждым основанием по отдельности • располагает это основание в стандартном положении • коды атомов основания – донор протона или акцептор протона позволяют ей правильно подобрать комплементарное основание
Слайд 24
Схема работы ДНК-зависимой РНК полимеразы
Слайд 25
Вот как выглядят коды оснований в расплетенной цепи ДНК Кислород, акцептор протона Азот, донор протона Азот, Акцептор протона
Слайд 26
Коды оснований, используемые при переписывании (транскрипции) Кислород, акцептор Азот, донор Азот, акцептор
Слайд 27
Регуляторным белкам приходится читать ДНК, не расплетая цепей История про белок TetR
Слайд 28
периплазма цитоплазма diffusion TetA efflux Белок TetA БАКТЕРИЯ МЕЖКЛЕТОЧНОЕ ПРОСТРАНСТВО Идея бактерии простая, но так просто не получается 
Слайд 29
O2 O1 Белок TetR периплазма цитоплазма tetR tetA Белок TetA ДНК Гены не работают Участки ДНК, узнаваемые TetR
Слайд 30
O2 O1 Белок TetR периплазма цитоплазма tetR tetA diffusion TetR+ Tc Белок TetA ДНК При связывании с Tc белок TetR перестает связываться со “ своим ” участком ДНК
Слайд 31
O2 O1 Белок TetR периплазма цитоплазма tetR tetA diffusion TetR+ Tc Белок TetA ДНК Гены работают
Слайд 32
Вот он, белок TetR, собственной персоной Димер TetR , взаимодействующий с двумя молекулами тетрациклина
Слайд 33
Чтобы выполнить свою миссию, молекула TetR должна отыскать на ДНК участок с последовательностью CTATCATTGATAG (или очень на нее похожей) и связаться с ним. Расплетение двойной спирали ДНК не предусмотрено!
Слайд 34
Давайте читать ДНК, на расплетая цепей! Так ничего не понять! Нужно выделить части!
Слайд 35
Какие атомы на поверхности ДНК различаются в зависимости от оснований ДНК ( “ букв ” )? Акцептор протона Донор протона Большая бороздка ДНК : Акцептор протона Донор протона Малая бороздка ДНК : Основные различия – в большой бороздке!
Слайд 36
“ Химический код ” в большой бороздке ДНК A-T T-A G-C C-G Акцептор протона Донор протона Гидрофобная группа атомов (- CH 3 )
Слайд 37
Разглядывая большую бороздку, человек может узнать последовательность ДНК, не расплетая двойной спирали. Но у белков нет глаз, им приходится работать на ощупь, различая атомы по их свойствам Очевидно, важна геометрия большой бороздки ДНК!
Слайд 38
Поверхность дна большой бороздки ДНК хорошо приближается поверхностью, называемой “ Геликоид ” . Определение 1. Геликоид – поверхность, образованная равномерным вращением отрезка, перпендикулярного оси, и равномерно перемещающегося вдоль нее.
Слайд 39
Определение 2. Геликоид – поверхность, образованная мыльной пленкой, натянутой на двойную спираль из проволоки (т.н., минимальная поверхность) Двойная спираль Геликоид
Слайд 40
Большая бороздка ДНК, приближенная геликоидом Параметры геликоида подгоняются к каждому участку ДНК. Поэтому геликоид искривлен
Слайд 41
Ось ДНК проходит по дну большой бороздки и совпадает с осью геликоида
Слайд 42
Давайте изобретать белок для распознавания ДНК! • Белок глобулярный, т.е. сохраняет свою форму, очень условно, эллипсоидальную • В нем нет длинных гибких “ щупалец ” • Значит, надо изобрести структурную единицу белка, помещающуюся в большую бороздку • Такой структурной единицей может быть альфа-спираль
Слайд 43
Вот как это делает тетрациклиновый репрессор См. Rasmol
Слайд 44
Некоторые выводы • Одна молекула белка взаимодействует с коротким участком ДНК - 4-5 пар оснований • В большой бороздке ДНК белок ищет шифр в области поверхности большой бороздки; для него ДНК не разделена на пары оснований • Форма поверхности большой бороздки важна для узнавания своего участка ДНК
Слайд 45
Регуляторным белкам надо узнавать участки ДНК из ок. 10 пар оснований, как минимум… • Димеризация белка – это способ удлинить узнаваемый участок • Какое свойство последовательности регуляторного участка ДНК (участка, который узнает регуляторный белок) следует ожидать из-за того, что этот белок димеризуется?
Слайд 46
Димер тетрациклинового репрессора на ДНК Вид сбоку Вид со стороны ДНК
Слайд 47
Вот последовательность, узнаваемая тетрациклиновым репрессором CTATCATTGATAG Что в ней особенного?
Слайд 48
• Тетрациклиновый репрессор умеет узнавать участок ДНК со свой любимой последовательностью • Люди (даже ученые  ) не научились как следует решать эту задачу!!! Задача. Дан регуляторный белок; знаем все о его строении. Найти участок ДНК, с которым этот белок свяжется – т.е. указать последовательность ДНК этого участка
Слайд 49
Значит, мы знаем не все, что использует белок для узнавания • Роль растворителя – воды, ионов • Геометрия участка ДНК может зависеть от последовательности оснований • Изгибаемость двойной спирали ДНК может зависеть от последовательности оснований • …..
Слайд 50
Почему же тетрациклиновый репрессор, связавшись с тетрациклином, перестает связываться с ДНК? Две структуры наложе друг на друга В структуре с тетрациклином, например, глютамин-38 изменил свое положение по сравнению со структурой с ДНК и наезжает на ДНК.
Слайд 51
Вернемся к порину и зеленому флюоресцентному белку: Ничего общего?
Слайд 52
Порин Зеленый флюоресцентный белок Скелеты похожи!
Слайд 53
Капсид вируса - сателлита вируса табачной мозаики – сложен из 60 одинаковых молекул белка. Задача . Как сшить сферу из одинаковых лоскутов?
Слайд 54
Вот адрес базы данных PDB , в которой хранятся 3 D структуры белков, ДНК, РНК : http://www.rcsb.org/ Ключевое слово Сохранение файла в формате PDB ( нужно знать PDB код, например, 2 trt)
Слайд 55
Вот откуда можно скачать программу Rasmol, позволяющую смотреть на 3D структуры в формате PDB http://www.openrasmol.org/doc/rasmol.html Версия 2.7.3 под Windows и help file http://www.scripps.edu/mb/goodsell/pdb/ По этому адресу найдете описание многих важных белков и их 3 D структур (англ.)
Слайд 56
Вот PDB коды 3 D структур, использованных в презентации • Нуклеосома 1 aoi • Зеленый флюоресцентный белок 1 hcj • Порин 1 osm • Тетрациклиновый репрессор в комплексе с тетрациклином 2 trt ( скачивать Biological unit) • Тетрациклиновый репрессор в комплексе с ДНК 1 qpi ( скачивать Biological unit) • РНК-зависимая РНК-полимераза 1 ra6
Слайд 57
Оболочка вируса, вызывающего “ мозаику ” огурцов
Слайд 58
Оболочка риновируса – вируса, вызывающего насморк
Слайд 59
Вирус ящура

Другие презентации по биологии



  • Яндекс.Метрика
  • Рейтинг@Mail.ru