2) Биосинтез днк (репликация). Биосинтез рнк (транскрипция). Посттранскрипционный процессинг рнк. Основные положения аминокислотного кода. Обратная транскрипция.
Репликация
воспроизведение (удвоение) молекул ДНК в процессе деления клетки.
процесс синтеза дочерней ДНК на матрице ДНК.
Этапы репликации
Инициация репликации происходит в нескольких точках хромосомы.
Точки инициации репликации- ориджины репликации.
Во время миграции репликативной вилки происходит разделение цепей родительской ДНК с участием ДНК-хеликазы. Далее действует раскручивающий белок.
ДНК-полимераза αкатализирует синтез короткого (до 10 нуклеотидов) олигонуклеотида, то есть праймера, с которого начинается синтез ДНК. Затем на конец одной цепи присоединяется ДНК-полимеразаδ(дельта). Расположение оснований в двух нитях не только комплементарно, но и антипараллельно.
Элонгация репликации – репликация обеих материнских цепей ДНК и связывание друг с другом фрагментов новообразованных цепей ДНК.
Обе дочерние молекулы сохраняют связь с родительской.
Хромосома имеет форму вилки.
Обе цепи реплицируются одновременно, хотя имеют разное направление.
Рост дочерних цепей должен происходить в противоположных направлениях.
Синтез новых цепей идёт в направлении от 5`- к 3`- концу .
На одной репликативной вилке синтезируются непрерывная нуклеотидная цепь, на другой – фрагменты Оказаки, которые потом соединяются ДНК-лигазой.
Элонгация завершается отделением праймеров, формированием дочерней цепи ДНК.
Этап III – терминациясинтезаДНК– наступает, скорее всего, когда исчерпана ДНК-матрица и трансферазныереакциипрекращаются. ТочностьрепликацииДНКчрезвычайно высока, возможна одна ошибка на 1010трансферазныхреакций, однако подобная ошибка обычно легко исправляется за счет процессоврепарации.
Транскрипция
Транскри́пция (Т.) в биологии, осуществляющийся в живых клетках биосинтез рибонуклеиновой кислоты (РНК) на матрице — дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК). Т. — один из фундаментальных биологических процессов, первый этап реализации генетической информации, записанной в ДНК в виде линейной последовательности 4 типов мономерных звеньев — нуклеотидов. Т. осуществляется специальными ферментами — ДНК зависимыми РНК-полимерами. В результате Т. образуется полимерная цепь РНК (также состоящая из нуклеотидов), последовательность мономерных звеньев которой повторяет последовательность мономерных звеньев одной из двух комплементарных цепей копируемого участка ДНК.
Продуктом Т. являются 4 типа РНК, выполняющих различные функции:
1) информационные, или матричные, РНК, выполняющие роль матриц при синтезе белка рибосомами;
2) рибосомальные РНК, являющиеся структурными компонентами рибосом;
3) транспортные РНК, являющиеся основными элементами, осуществляющими при синтезе белка перекодирование информации, заключённой в информационной РНК, с языка нуклеотидов на язык аминокислот;
4) РНК, играющие роль затравки репликации ДНК. Т. ДНК происходит отдельными участками, в которые входит один или несколько генов. Фермент РНК-полимераза «узнаёт» начало такого участка (промотор), присоединяется к нему, расплетает двойную спираль ДНК и копирует, начиная с этого места, одну из её цепей, перемещаясь вдоль ДНК и последовательно присоединяя мономерные звенья — нуклеотиды — к образующейся РНК в соответствии с принципом комплементарности. По мере движения РНК-полимеразы растущая цепь РНК отходит от матрицы и двойная спираль ДНК позади фермента восстанавливается. Когда РНК-полимераза достигает конца копируемого участка (терминатора), РНК отделяется от матрицы. Число копий разных участков ДНК зависит от потребности клеток в соответственных белках и может меняться в зависимости от условий среды или в ходе развития организма. Механизм регуляции Т. хорошо изучен у бактерий; изучение регуляции Т. у высших организмов — одна из важнейших задач молекулярной биологии
Посттранскрипционный процессинг- ферментативные превращения транскриптов, после чего они стают активными.
Процессинг включает:
кэпирование, присоединение остатка 7-метилгуанозина к 5`- концу молекулы и-РНК, что защищает РНК от ферментативного распада.
сплайсинг, ферментативное присоединение одного гена или части гена к другому, а также процесс удаления интронов и соединения экзонов при синтезе м-РНК.
полиаденилирование, присоединение фрагментов АА УАА к 3`- концу и-РНК в ядре или цитоплазме. Это облегчает выход и-РНК из ядра и замедляет гидролиз в цитоплазме.
метилирование.
Свойства аминокислотного кода:
1)Триплетность. Одна АМК кодируется тремя нуклеотидами.
2)Вырожденность.
3)Несколько кодонов кодируют одну и ту же АМК.
4)Однозначность и специфичность. Каждому кодону соответствует одна АМК.
5)Неперекрываемость. Отсутствие знаков препинания. 6)Считывание триплетов идёт без пропусков.
7)Универсальность.
8)Среди 64 кодонов – 3 кодона нонсенс (УАГ, УАА, УГА) бессмысленные.
9)Неоднозначность соответствия в считывании кодонов. Строгая комплементарность в двух первых буквах кодона, в случае же третьей буквы это необязательно.
Обратная транскрипция— это процесс образования двуцепочечнойДНКна матрице одноцепочечнойРНК. Данный процесс называетсяобратнойтранскрипцией, так как передача генетической информации при этом происходит в «обратном», относительно транскрипции, направлении.
Идея обратной транскрипции вначале была очень непопулярна, так как противоречила центральной догме молекулярной биологии, которая предполагала, что ДНКтранскрибируетсяв РНК и далеетранслируетсяв белки.
Однако в 1970 году ТеминиБалтиморнезависимо друг от друга открыли фермент, названныйобратной транскриптазой (ревертазой), и возможность обратной транскрипции была окончательно подтверждена. В 1975 году Темину и Балтимору была присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины.
3) При длительном приеме антибиотиков и сульфаниламидов угнетается микрофлора кишечника, способная синтезировать пиридоксин. В результате может возникнуть гиповитаминоз В6. Какие реакции превращения глутаминовой кислоты нарушаются в этом случае?
Реакции трансаминирования
Билет 12 1)Регуляция процессов биосинтеза белка на генетическом уровне (теория Жакоба и Моно). Гормональная регуляция белкового обмена. Гормоны анаболического и катаболического действия.
Жакоб и Моно разработали теорию регуляции синтеза белка и описали модель оперона.
Сущность теории – «выключение» или «включение» генов.
У бактерий доказана индукция и репрессия ферментов.
По теории Жакоба-Моно в биосинтезе белка у бактерий
участвует 3 типа генов:
структурные гены,
ген-регулятор,
ген-оператор.
Структурные гены определяют первичную структуру синтезируемого белка.
Ген-оператор – пусковой механизм для функционирования структурных генов.
Оперон - группа структурных генов, координируемая одним оператором.
Операторный локус (ген-оператор) – участок последовательности ДНК длиной 27 пар оснований. Он находится между промотором, к которому перед началом транскрипции присоединяется ДНК-зависимая РНК-полимераза, и началом структурного гена.
Ген-регулятор контролирует деятельность оперона через белок-репрессор.
Гормональная регуляция белкового обмена:
СТГ:
способствует росту мышц, костей,
повышает проницаемость клеточных мембран для АМК,
усиливает все этапы синтеза белка,
задерживает азот в организма,
обеспечивает энергетическую сторону синтеза белка,
переводит жиры в углеводы,
приводит к положительному азотистому балансу
Инсулин:
оказывает белоксберегающий эффект, так как тормозит глюконеогенез,
усиливает все этапы синтеза белка,
повышает сродство клеточных мембран к АМК.
Эстрогены:
в матке и молочных железах усиливают все этапы синтеза белка.
Андрогены:
способствуют синтезу белка в мышечной и костной тканях,
усиливают все этапы синтеза белка,
активируют РНК-полимеразы, ускоряют транспорт нуклеотидов
Тироксин в малых дозах в детстве:
приводит к положительному азотистому балансу,
способствует ускорению роста,
влияет на дифференцировку клеток,
повышает активность ферментов,
усиливает трансляцию, транскрипцию,
усиливает синтез белка за счёт обеспечения процесса энергией.
Тироксин в больших дозах у взрослых:
усиливает распад белка,
усиливает действие протеиназ, АМК стают энергетическим материалом
Глюкокортикоиды:
катаболики во всех тканях кроме печени,
активируют глюконеогенез,
препятствуют синтезу заменимых АМК,
тормозят транспорт АМК в ткани,
усиливают распад АМК,
активируют синтез мочевины,
оказывают иммунодепрессорное действие.