Презентация на тему "Мир РНК"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Мир РНК

  Выполнила: Санаева Юлия, Магистрант 2 года УрФУ, 2014

• 
  Слайд 2
  

  Схематическое представление пути происхождения жизни согласно белково-коацерватной теории А.И. Опарина

• 
  Слайд 3

  НО:

  Если спонтанно, путем случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения - внутри коацервата и в поколениях - единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур.

• 
  Слайд 4

  Все началось не с белков, а с НК

  Принцип комплементарности при синтезе новых цепей НК обеспечивает возможность воспроизведения (репликации) полимера, его микроструктуры. Поэтому только нуклеиновые кислоты, но не белки, могут быть генетическим материалом, то есть воспроизводимыми молекулами, повторяющими свою специфическую микроструктуру в поколениях.

• 
  Слайд 5

  Почему РНК ,а не ДНК?

• 
  Слайд 6

  Отличия ДНК и РНК

• 
  Слайд 7
  

  1. и в химическом синтезе, и в биохимических реакциях рибонуклеотиды предшествуют дезоксирибонуклеотидам; дезоксирибонуклеотиды - продукты модификации рибонуклеотидов

  Химические формулы остатков одного из рибонуклеотидов - уридиловой кислоты (U) и гомологичного ему дезоксирибонуклеотида - тимидиловой кислоты (dT)

• 
  Слайд 8
  

  2. в самых древних, универсальных процессах жизненного метаболизма широко представлены именно рибонуклеотиды, а не дезоксирибонуклеотиды, включая основные энергетические носители

• 
  Слайд 9
  

  3. репликация РНК может происходить без участия ДНК, а механизм редупликации ДНК требует обязательного участия РНК-затравки в инициации синтеза цепи ДНК.

• 
  Слайд 10
  

  4. обладая всеми теми же матричными и генетическими функциями, что и ДНК, РНК способна также к выполнению ряда функций, присущих белкам, включая катализ химических реакций

  Каталитическая активность РНК впервые была обнаружена в 1980-е годы у пре-рРНК Томасом Чеком, изучавшим сплайсинг РНК у инфузории Tetrahymenathermophila(автосплайсинг), и Сидни Альтманом, работавшим с бактериальной рибонуклеазой P. В 1989 году Чек и Альтман получили Нобелевскую премию по химии за «обнаружение каталитических свойств РНК». Рибозим - это молекула РНК, обладающая каталитическим действием. Sidney Altman Thomas Robert Cech

• 
  Слайд 11

  Рибосома – тоже рибозими живое ископаемое, как и АТФ

  Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что синтез полипептидной цепи белка в рибосоме катализируется рибосомной РНК, а не рибосомными белками. 

• 
  Слайд 12
  

  ДНК – более позднее эволюционное приобретение – модификация РНК, специализированная для выполнения функции воспроизведения и хранения уникальных копий генов в составе клеточного генома без непосредственного участия в биосинтезе белков I II

• 
  Слайд 13
  

  Схематическое представление пути происхождения жизни согласно современной концепции первичности мира РНК В окончательном виде гипотеза мира РНК была сформирована в 1986 году нобелевским Лауреатом Уолтером Гильбертом

• 
  Слайд 14
  

  Схематическое представление пути происхождения жизни согласно современной концепции первичности мира РНК Те же условия окружающей среды, что и для образования аминокислот и пептидов А.Б. Четверин и сотр.: экспериментально показали, что некоторые РНК в обычной водной среде способны к спонтанной рекомбинации (обмен отрезками цепи) путем транс-этерификации. Обмен коротких отрезков цепи на длинные должен приводить к удлинению полирибонуклеотидов, а сама рекомбинация способствовать структурному многообразию молекул (каталитические активности). Полимеризация и сплайсинг на матрице, размножение

• 
  Слайд 15
  

  Предполагаемый древний мир РНК – это "самодостаточный биологический мир, в котором молекулы РНК функционировали и как генетический материал, и как энзимоподобные катализаторы"  Неизбежные ошибки в копировании (мутации) рекомбинации в самореплицирующихся популяциях РНК Всё большее разнообразие этого мира

• 
  Слайд 16

  Возникновение биосинтеза белка

  Проблема перехода от древнего мира РНК к современному белок-синтезирующему миру - наиболее трудная даже для теоретического решения. Возможность абиогенного синтеза полипептидов не помогает в решении проблемы, т.к. не просматривается никакого конкретного пути, как этот синтез мог бы быть сопряжен с РНК и подпасть под генетический контроль. Генетически контролируемый синтез белков должен был развиваться независимо от первичного абиогенного синтеза, на базе уже существовавшего мира РНК. Несколько гипотез происхождения современного механизма биосинтеза белка в мире РНК

• 
  Слайд 17
  

  Гипотеза А.С. Спирина (академик, директор Института белка РАН, член Президиума РАН)

  Абиогенносинтезируемые олигорибонуклеотиды активно рекомбинировали посредством механизма спонтанной неэнзиматическойтрансэстерификации, приводя к образованию удлиненных цепей РНК и давая начало их многообразию. Именно этим путем в популяции РНК и могли появиться как каталитически активные виды РНК (рибозимы), так и другие виды РНК со специализированными функциями. Неэнзиматическаярекомбинация олигонуклеотидов, комплементарно связывающихся с полинуклеотидной матрицей, могла обеспечить сшивание (сплайсинг) фрагментов, комплементарных этой матрице, в единую цепь. Именно таким способом, могло осуществляться первичные копирование (размножение) РНК. Разумеется, если появлялись рибозимы, обладавшие полимеразной активностью, то эффективность копирования на комплементарной матрице должна была значительно возрастать.

• 
  Слайд 18
  

  2. первичный аппарат биосинтеза белка возник на базе нескольких видов специализированных РНК до появления аппарата энзиматической (полимеразной) репликации генетического материала - РНК и ДНК. Этот первичный аппарат включал: каталитически активную про-рРНК, обладавшую пептидил-трансферазной активностью; набор про-тРНК, специфически связывающих аминокислоты или короткие пептиды; другую про-рРНК, способную взаимодействовать одновременно с каталитической прорибосомной РНК, про-мРНК и про-тРНК. Такая система уже могла синтезировать полипептидные цепи за счет реакции транспептидации. Среди прочих каталитически активных белков появились и белки, катализирующие полимеризацию нуклеотидов - репликазы.

• 
  Слайд 19
  

   Схема эволюции и специализации молекул РНК в процессе перехода от древнего мира РНК к современному миру генетически детерминированного биосинтеза белков (по А.С. Спирину)

• 
  Слайд 20

  Альтернативная гипотеза А.Д. Альтштейна (Институт биологии гена РАН)

  Репликация генетического материала и его трансляция - синтез белка - возникали и эволюционировали одновременно и сопряженно, начиная с взаимодействия абиогенно синтезирующихся олигонуклеотидов и аминоацил-нуклеотидилатов - смешанных ангидридов аминокислот и нуклеотидов

• 
  Слайд 21

  Спасибо за внимание!