Биосинтез нуклеиновых кислот и белков

26. Механизм матричных биосинтезов: репликация ДНК, обратная транскрипция. По­вреждения ДНК, повреждающие факторы. Репарация ДНК. Последствия повреждений ДНК.

Механизм матричных биосинтезов-способность к переносу генетич инф-ии. ДНК-рнк-белок.

1-репликация-синтез ДНК на матрице ДНК. Инициация репликации происходит в S фазу клет цикла., при инициирующем участии факторов роста, образование репликативной вилки, фрагментарный синтез (фрагменты Оказаки) новых цепей при участии фрагментов ДНК-полимеразы и ДНК-лигазы. (ингибиторы-противоопухолевые препараты)

2-транскрипция-синтез РНК на матрице ДНК. Инициация-образ транскрипционной вилки, Элонгация-рост цепи РНК, Терминация-аавершение синтеза, постранскрипционная модификация, формирование защиты, удаление некодирующих участков.

3-обратная транскрипция-синтез ДНК на матрице РНК

4-трансляция-синтез белка на матрице РНК

Повреждение-выявление нарушений повреждений, устранение ошибок, восст.целостности по принципу комплиментарности. Ферменты репарации-эндонуклеаза,рестриктаза,ДНК-полимераза-лигаза.

Причины-снижение активности ферментов репарации, истощение системы репарации, повреждение комплиментарности.

Последствия-мутация,преждевременное старение,онкопатология.

27. Биосинтез белков. Биологический код. Последовательность этапов в синтезе поли­пептидной цепи. Ингибиторы матричных биосинтезов. Посттрансляционная модификация белка.

Биосинтез белков - матричный биосинт.- способность к переносу генетической информации- способность живых оргз. ДНК - РНК - белок. 1.репликация - синтез ДНК на матице ДНК. 2.Транскрипция РНК на ДНК. 3.Обратная транскрипция ДНК на РНК. 4.Трансляция - белок на РНК

Ингибиторы-противоопухолевые препараты, яды,противобактериальные преп.

Трансляция-перевод генетич.языка и последоват АК в стр-ре белка.

Инициация-связывание тРНК с малой субъединицей рибосом через инициирующие кодоны, участие белковых факторов инициации (ингибиторы-стрептомицин, интерферон, тетрациклин)

Элонгация(удлинение)-образ пептидной связи, транслокация-перемещение рибосомы на 1 триплет, скорость синтеза 100 АК за 2 минуты. (ингибиторы-левомицитин, эритромицин,дифтерийный токсин)

Терминация-происх.в месте присутствия на мРНК терминального кодона.

Посттрансляционная модификация белка(созревние белка)-частичный протеолиз, модификация АК,фолдинг-формирование 2,3и 4й стр-ры

Генетический код

Последовательность аминокислот в полипептидных цепях зашифрована в виде последовательности триплетов дезоксирибонуклеотидов значащей цепи гена ДНК.

Св-ва генетического кода

1 Код триплетный

3 Код однозначен. Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.

4 Универсален. На всех уровнях живых систем конкретная аминокислота кодируется одним и теми же триплетами.

5 Соседние кодоны не имеют общих нуклеотидов.

6. между кодонами нет вставочных нуклеотидов. 7 Код однонаправленный. 5'-3'.

28. Основные компоненты белоксинтезирующей системы. Их строение, свойства, фун­к­ции. Условия, обеспечивающие физиологический уровень работы системы.

Белоксинтезирующая система. Необходимы следующ. компоненты: 1.аминокислоты; 2.фак- торы инициации, элонгации, тер- минации; 3.транспортные РНК; 4.аминоацил-тРНК-синтетазы; 5. АТФ 6.матричная РНК; 7.ГТФ; 8.рибосомы; 9.ионы Мg. Первичная структура синтезируемого белка определяет первичной структурой мРНК, добавленной в систему.

29. Клеточная дифференцировка и онтогенез как результат регуляции активности генов. Доказательство идентичности первичной структуры ДНК в разных типах клеток одного организма. Стволовые клетки.

30. Молекулярные механизмы генетической изменчивости: молекулярные мутации, рекомбинации, увеличение числа и разнообразия генов в генотипе в ходе эволюции. Вли­яние условий среды. Молекулярные болезни.

Изменения генетической программы ДНК кл. - мутации. Различают хромосомные мутации (изменение числа хромосом, хромосомные аберра­ции) и молекулярные, или генные, мутации. Существуют следующие варианты генных мутаций: 1.транзиция, или замена пар оснований; 2.делеция, или выпадение одной пары или групп пар оснований (нуклеотидов) ; 3.вставка одной пары или групп пар оснований (нуклеотидов); 4.изменение местоположения отдельных участков ДНК. Генные мутации вызывают изменения генетического кода, нарушая порядок чередования нуклеотидов в ДНК и f транскриптонов. Мутации в структурных генах РНК могут привести к образова­нию дефектных тРНК и рРНК, что скажется на осуществляемых ими f (узнавании и транспорте соответствующих АК и сборке рибосом). Бывают природные мутагены, повышающие частоту спонтанных мутаций, и чужеродные. К природным относятся пероксидные соединения, альдегиды, свободные радикалы. К чужеродным мутагенам относятся хим. вещ-ва (алкилирующие соединения,НNO₃, гидроксиламин, окислители), физич. (ионизирующие излучения) и биолог. факторы (вирусы способствуют образованию в клетке энзимов, повреждающих ее ДНК). Мутагены окру­жающей среды чрезвычайно многочисленны, что приводит к постоянному накоплению в последующих поколениях наследственных болезней. Высокой мутагенной активностью обладает радиоактивное излучение. Фоновая радиация среды постоянно повыш, за последние 30 лет она воз­росла на 10%, что увеличило частоту мутаций у людей. Многие лекарственные средства могут обладать выражен­ной мутагенной активностью. Особенно опасно применение хим. лекарственных вещ-в в период беременности, поскольку, проникая через плаценту, они могут вызвать пороки эмбрионального развития, уродства (действие препаратов называется тератогенным).

31. Основные условия биосинтеза нуклеотидов (субстраты, витамины, энергетическое обеспечение, регуляция). Катаболизм нуклеотидов. Образование и выделение конечных продуктов.

Синтез начинается с образования 5-фосфорибозил-1-амина.

Далее протекают реакции образования пуринового ядра. В результате образуется инозиновая к-та (ИМФ) - нуклеотид, пуриновая часть * представлена гипоксантином, служит предшественником основных пурин. нуклеотидов - АМФ,ГМФ.Регуляция биосинтеза. Реакция образования 5-фосфорибозиламина является лимитирующей стадией биосинтеза пуриновых нуклеотидов. Фермент катализирующий эту реакцию, ингибируется адениловой и гуаниловой к-ми. Кроме того, эта метаболическая цепь регулируется в месте ее разветвления: АМФ ингибирует реакцию образования аденилосукцината, а ГМФ — реакцию образования ксантиловой к-ты. механизм регуляции обеспечивает поддержание необходимой скорости синтеза АМФ и ГМФ. Катаболизм пуриновых нуклеотидов. Включ. реакции гидролитического отщепления фосфатного остатка, рибозного остатка и аминогруппы. В результате этих реакций из АМФ образуется гипоксантин, а из ГМФ — ксантин; в конечном счете пуриновое ядро пуриновых нуклеотидов превращается в мочевую кислоту при действии ксантиноксидазы.

32. Нарушение обмена нуклеотидов, возможные причины, формирование патологии, гиперурикемия, гиперурикурия (подагра, синдром Леша-Нихана, ксантинурия, орота­ци­дурия).

Подагра. В крови здоров. человека содержится 3-7мг мочевой к-ты. Хроническое повышение концентрации мочевой к-ты (гиперурикемия- повышенная концентрация уратов в тканях). Мочевая к-та плохо растворима в воде. Даже небольшое повышение концентрации мочевой к-ты в крови и тканях приводит к образованию кристаллов. Хар-ный клинический признак подагры - приступы острого воспаления суставов. Подагрический криз связан с отложением кристаллов мононатриевой соли мочевой к-ты (урата натрия) в суставе. Кристаллы урата фагоцитируются лейкоцитами, в * под действием этих кристаллов разрушаются мембраны лизосом; освободившиеся лизосомные ферменты разрушают кл., а продукты клеточного, распада вызывают воспаление. Подагрические узлы возникают в результате местного отложения и накопления уратов.. Отложение уратов в ткани почек приводит к почечной недостаточности.

Гиперурикемия наследственный характер, ее тяжелая форма синдром .Леша-Нихана * наследуется как рецессивный признак сцепленный с Х-хромосомой (проявляется у детей, мальчиков). Кроме симптомов, хар-ных для подагры, наблюдаются церебральные параличи, нарушения интеллекта, попытки наносить себе раны. Эта болезнь связана с дефектом гипоксантин-гуанин-фосфорибозил- трансферазы, катализирующей превращение гипоксантина и гуанина («путь спасения»). Вследствие этого гипоксантин и гуанин не используются повторно для синтеза нуклеотидов, а. целиком .превращаются в мочевую к-ту.

Оротацидурия - выделение с мочой больших количеств оротовой к-ы. Выделяется до 1,5 г оротовой к-ты в сутки, в 1000 раз больше, чем в норме. При охлаждении мочи больных в ней образуется осадок игольчатых кристаллов оротовой кислоты. Болезнь связана с недостаточностью фермента, катализирующего две последние реакции синтеза УМФ — образования и декарбоксилирования оротидиловой к-ты. В результате возникает недостаточность пиримидиновых нуклеотидов, а оротовая к-та, накапливается. Наследственная оротацидурия приводит к развитию резкого отставания умственного и физического развития. Оротовая кислота не токсична; нарушения развития являются следствием «пиримидинового голода». Для лечения применяют уридин (нуклеозид, построенный из урацила и рибозы). Это обеспечивает образование УМФ, а следовательно и др. пиримидин. Нуклеотидов в обход нарушенных реакц.: Уридин + АТФ --- УМФ + АДФ