1 of 37

Майнор по биоинформатике

Мария Попцова

Лекция 1

2 of 37

Правила игры

Окончательная оценка = Округление

(0.3*((ДЗ1 + ДЗ2 + ДЗ3 + ДЗ4)/4)+

0.3* ((Qz1+Qz2+Qz3+Qz4+Qz5+Qz6+Qz7+Qz8+Qz9+Qz10)/10)+

0.4*Экз)

​

Экз – конец 2 модуля (письменный)

​

1 модуль – 2 ДЗ и 5 квизов

2 модуль – 2 ДЗ и 5 квизов

3 of 37

Клетка-город

Объект биологии

4 of 37

Объекты в биологии

  • Биологический объект - это живой организм

​

  • Все живые тела состоят из клеток

​

  • Клетка – элементарная единица живого

​

  • Все клетки имеют одинаковые принципы организации

5 of 37

Клетка как город

  • Внешняя стена с воротами => мембрана с каналами
  • Кремль => ядро
  • Библиотека => геном
  • Библиотека находится в Кремле => геном находится в ядре
  • Роботы => белки
  • В книгах библиотеки (геноме) содержатся инструкции как делать роботов (белки)

​

​

​

6 of 37

ЧТО ТАКОЕ ГЕНОМ?

  • Для биолога

​

​

​

  • Для биоинформатика

Ряд Нобелевских премий 1950-1970

7 of 37

Геномы разных органзимов

8 of 37

Вторичная структура – альфа-спираль и бета-лист

Альфа-субъединица АТФ-синтетазы

Лайнус Полинг

Нобелевская премия по химии 1954

Обитатели клетки-города

9 of 37

Proteins are made of 20 amino acids

Over 100 amino acids exist in nature

10 of 37

Белок - текст, написанный на алфавите

из 20 букв

11 of 37

Genome is made of DNA

12 of 37

DNA is made of 4 nucleotides

13 of 37

Chargaff’s rules�

  • 1st Chargaff’s rule
    • А=Т and G=C in double-stranded DNA
  • 2nd Chargaff’s rule
    • А=Т и G=C in single-stranded DNA

http://www.youtube.com/watch?v=HvJlnujmYcg

Human Genome:

A=30.9% and T=29.4%; G=19.9% and C=19.8%

14 of 37

Good Quality DNA X-Ray images

  • Морис Уилкинс и Розалинд Франклин
  • .

15 of 37

Nobel Prize in 1962

Геном - текст, написанный на алфавите

из 4 букв

16 of 37

Расшифровать генетический код

17 of 37

Георгий Гамов

- объясняет загадочное число 20.

- число различных ромбовых комбинаций именно в такой модели равно как раз двадцати.

Бубновый код

Треугольный (комбинаторный)

Перекрывающиеся

18 of 37

Клуб РНК-галстуков

«Мы просто пили калифорнийское вино, и нам приходили идеи» Георгий Антонович Гамов

Джордж Гамов, физик, ALA — аланин�Ричард Фейнман, физик, GLY- глицин�Джеймс Уотсон, биолог, PRO — пролин�Макс Дельбрюк, физик, TRP триптофан�Фрэнсис Крик, биолог, TYR – тиразин

Эрвин Чаргаф, биохимик, LYS – лизин

Francis Crick, Alexander Rich, George Gamow, James Watson, Melvin Calvin

19 of 37

Код без запятых

  • Синтез белков происходит не на ДНК, а на посреднике в виде молекулы РНК

​

  • Гипотеза Крика об адаптерных молекулах

​

  • Проблема рамки считывания и значащих и незначащих кодонов

Френсис Крик

20 of 37

1957, Francis Crick �a talk at University College, London

Francis Crick’s unpublished 1956 sketch of the central dogma. (Image: Wellcome Library, London.)

стала известна

как Crick’s Central Dogma

или

Центральная догма молекулярной эволюции

21 of 37

Открытие РНК

  • Об РНК знали с 1868 года, когда Фридрих Мишер открыл нуклеиновые кислоты.

​

  • 1961 - Две публикации в Nature
    • announcing the isolation of messenger RNA (mRNA)

​

    • Theoretical Review François Jacob and Jacques Monod about role of mRNA in gene regulation

​

​

22 of 37

V Международный биохимический конгресс

1961

Москва, 10-16 августа

Ниренберг М.В., Маттеи Г. // Тр. V Международ. биохим. конгресса. Симп.1. 1962.

С.211—226

​

23 of 37

Эксперимент Ниренберга

24 of 37

1968 - Нобелевская премия �по физиологии и медицине

Ниренберг, Хорана,

Холли

​

25 of 37

Центральная догма �молекулярной биологии�

ДНК

РНК

Белок

Репликация

Транскрипция

Трансляция

26 of 37

Replication

https://www.youtube.com/watch?v=bee6PWUgPo8

27 of 37

28 of 37

Transcription and Translation

https://www.youtube.com/watch?v=TfYf_rPWUdY

29 of 37

  • The Nobel Prize in Chemistry 2006
  • Roger D. Kornberg ”for his studies of the molecular basis of eukaryotic transcription” –

​

  • ” how the genetic information is copied from DNA into what is called messenger-RNA”

​

  • The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1959
  • Severo Ochoa and Arthur Kornberg “for their discovery of the mechanisms in the biological synthesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid”
  • “how genetic information is transferred from one DNA-molecule to another. ”

​

​

REPLICATION

TRANSCRIPTION

30 of 37

Ribosome

  • The Nobel Prize in Chemistry 2009
  • Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz and Ada E. Yonath “for studies of the structure and function of the ribosome”

​

31 of 37

Transcription factors

  • The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1965
  • François Jacob, André Lwoff and Jacques Monod “for their discoveries concerning genetic control of enzyme and virus synthesis”

​

32 of 37

Transcription factors

33 of 37

Membrane

34 of 37

Mitochondria –Монетный двор

Paul D. Boyer and John E. Walker "for their elucidation of the enzymatic mechanism underlying the synthesis of adenosine triphosphate (ATP)" and the other half to Jens C. Skou "for the first discovery of an ion-transporting enzyme, Na+, K+ -ATPase."

The Nobel Prize in Chemistry 1997

35 of 37

Cell Transport

Nobel Prize in Medicine Awarded for Cell Transport Discoveries 2013

James E. Rothman, Randy W. Schekman and Thomas C. Südhof “for their discoveries of machinery regulating vesicle traffic, a major transport system in our cells”

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1999

Günter Blobel “for the discovery that proteins have intrinsic signals that govern their transport and localization in the cell”

​

36 of 37

Уборка мусора

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2016

Yoshinori Ohsumi “for his discoveries of mechanisms for autophagy”

​

37 of 37

https://www.youtube.com/watch?v=fpHaxzroYxg