Теоретичні питання

1. Біологічне значення реплікації ДНК.

2. Сутність відкриття Дж.Уотсона та Фр.Кріка (1953).

3. Напівконсервативний механізм реплікації; схема експерименту М.Мезелсона та Ф.Сталя.

4. Загальна схема біосинтезу ДНК.

5. Ферменти реплікації ДНК у прокаріотів та еукаріотів.

6. Молекулярні механізми реплікації ДНК:

• топологічні проблеми (топоізомерази, хелікази);

• значення антипаралельності ланцюгів ДНК;

• фрагменти Оказакі.

7. Етапи синтезу дочірніх ланцюгів молекул ДНК.

8. Загальна схема транскрипції; кодуючі та некодуючі ланцюги ДНК.

9. РНК-полімерази прокаріотів та еукаріотів.

10. Етапи та ферменти синтезу РНК.

11. Сигнали транскрипції: промоторні, ініціаторні, термінаторні ділянки генома.

12. Процесінг - посттранскрипційна модифікація РНК

13. Афідиколін – інгібітор реплікації – як протипухлинний препарат.

14. Антибіотики - інгібітори транскрипції, їх застосування.

15. Генетичний (біологічний) код:

• триплетна структура коду;

• властивості коду;

• таблиця генетичного коду.

16. Рибосомальна білоксинтезуюча система: компоненти білоксинтезуючої системи рибосом.

• Транспортні РНК.

• Активація амінокислот.

• Аміноацил-тРНК-синтетази.

17. Етапи та механізми трансляції:

• ініціація,

• елонгація,

• термінація.

17. Ініціюючі та термінуючі кодони мРНК.

18. Роль білкових факторів рибосом в трансляції.

19. Посттрансляційна модифікація пептидних ланцюгів.

20. Регуляція трансляції.

21. Молекулярні механізми контролю трансляції на прикладі біосинтезу глобіну.

22. Вплив фізіологічно активних сполук на процеси трансляції.

23. Антибіотики – інгібітори трансляції у прокаріотів та еукаріотів, їх біомедичне застосування.

24. Біохімічні механізми противірусної дії інтерферонів.

25. Блокування біосинтезу білка дифтерійним токсином (АДФ-рибозилювання факторів трансляції).

Практичні роботи

Завдання 1. Поясніть механізм утворення подвійної спіралі ДНК.

Завдання 2. Поясніть механізм утворення шпильок в молекулі тРНК.

Завдання 3. Поясніть механізм дії афідиколіну.

Завдання 4. Поясніть механізм дії актиноміцину D.

Завдання 5. Обґрунтуйте механізм дії антибіотиків – інгібіторів ініціації транскрипції: рифаміцину, рифампіцину.

Завдання 6. Пояснити протипухлинну дію антибіотиків. Чи всі антибіотики можуть бути використаними як протипухлинні?

Завдання 7. Обґрунтуйте механізм дії антибіотиків – інгібіторів ініціації трансляції: стрептоміцину, ауринтрикарбоксилової кислоти.

Завдання 8. Обґрунтуйте механізм дії антибіотиків – інгібіторів елонгації трансляції: аміцетину, хлорамфеніколу, еритроміцину, циклогексиміду, пуроміцину, тетрациклінів.

Завдання 9. Обґрунтуйте механізм дії антибіотиків – інгібіторів термінації трансляції: анізоміцину, хлорамфеніколу, еритроміцину, лінкоцину, стрептоміцину.

Завдання 10. Поясніть механізм дії інтерферонів як противірусних сполук та протипухлинних факторів.

Завдання 11. Поясніть механізм дії дифтерійного токсину.

Завдання 12. Які надмолекулярні комплекси утворюють нуклеїнові кислоти? Визначити основні компоненти нуклеопротеїну (білка, азотистої основи, пентози, фосфорної кислоти) в його гідролізаті. Поясніть принципи методів.

Робота 1. Біуретова реакція на пептиди та білки.

Принцип методу. Всі білки та пептиди, крім дипептидів, з CuSO₄ в лужному середовищі (NaOH) утворюють комплексні сполуки, які зумовлюють фіолетове забарвлення розчину. Пептидні зв`язки реагують в енольній формі.

Матеріали та реактиви: гідролізат нуклеопротеїну, 10% розчин гідроксиду натрію, 1% розчин сульфату міді, пробірки, піпетки.

Хід роботи. В пробірку вміщують 5 крапель гідролізату нуклеопротеїну, 10 крапель розчину NaOH, 2-3 краплі розчину CuSO₄. Вміст пробірки перемішують. Розчин набуває фіолетового забарвлення.

Робота 2. Срібна проба на пуринові основи.

Принцип методу. Пуринові азотисті основи утворюють осад при реакції з нітратом срібла.

Матеріали та реактиви: гідролізат нуклеопротеїну, концентрований розчин амоніаку, 1% розчин нітрату срібла, пробірки, піпетки.

Хід роботи. В пробірку вміщують 10 крапель гідролізату нуклеопротеїну, нейтралізують розчином амоніаку, додають 5 крапель розчину нітрату срібла, вміст пробірки перемішують. Через 3-5 хвилин випадає пухкий осад срібних солей пуринових азотистих основ світло-коричневого кольору.

Робота 3. Реакція Троммера на рибозу та дезоксирибозу.

Принцип методу. Сполуки, що містять альдегідну групу, при нагріванні відновлюють Сu²⁺ у складі Cu(OH)₂ до Сu¹⁺, а самі при цьому окислюються до відповідних карбонових кислот. Реакція супроводжується зміною кольору осаду: блакитний Cu(OH)₂ перетворюється на жовтий CuOH і при подальшому нагріванні на цегляно-червоний Cu₂O. Надлишок сульфату міді маскує реакцію, тому що Cu(OH)₂ при нагріванні розпадається на оксид міді CuO чорного кольору і воду.

Матеріали та реактиви: гідролізат нуклеопротеїну, 30% розчин гідроксиду натрію, 7% розчин сульфату міді, газовий пальник, пробірки, піпетки.

Хід роботи. В пробірку вміщують 5 крапель гідролізату нуклеопротеїну, додають 10 крапель розчину гідроксиду натрію, 3-5 крапель розчину сульфату міді (до появи помутніння, яке не зникає), вміст пробірки перемішують, далі нагрівають до кипіння. Забарвлення змінюється. Випадає цегляно-червоний осад Cu₂O.

Робота 4. Молібденова проба на фосфорну кислоту.

Принцип методу. Фосфорна кислота при нагріванні з молібденовим реактивом утворює фосфомолібдат амонію жовтого кольору.

Матеріали та реактиви: гідролізат нуклеопротеїну, молібденовий реактив (розчин 7,5 г молібдату амонію в 100 мл води і 100 мл 32% азотної кислоти, ρ = 1,2), газовий пальник, пробірки, піпетки.

Хід роботи. В пробірку вміщують 10 крапель молібденового реактиву, додають 5 крапель гідролізату нуклеопротеїну, нагрівають до кипіння. Забарвлення стає лимонно-жовтим. При охолодженні випадає жовтий кристалічний осад комплексної сполуки – фосфомолібдату амонію.

Клініко-діагностичне значення.

Нуклеїнові кислоти існують в клітинах у вигляді нуклеопротеїнів. При повному гідролізі нуклеопротеїнів утворюються їх складові компоненти: амінокислоти, азотисті основи, пентози, фосфорна кислота. Аналіз ДНК все більше використовується при діагностиці спадкових захворювань.

Тема заняття № 3. Аналіз механізмів мутацій, репарацій ДНК. Засвоєння принципів отримання рекомбінантних ДНК, трансгенних білків (семінар).

Цілі заняття:

• Трактувати механізми регуляції експресії генів на рівні транскрипції оперонів, які включають структурні та регуляторні гени, промотор та оператор;

• Трактувати біохімічні механізми генетичних рекомбінацій, ампліфікації генів, особливості регуляції експресії генів у еукаріотів;

• Аналізувати наслідки геномних, хромосомних та генних мутацій, механізми дії найбільш поширених мутагенів, біологічне значення та механізми репарації ДНК (репарація УФ-індукованих генних мутацій);

• Пояснювати біохімічні та молекулярно-біологічні принципи методів генної інженерії, технології рекомбінантних ДНК, трансплантації генів та отримання гібридних молекул ДНК;

• Пояснювати принципи клонування генів з метою отримання біотехнологічних лікарських засобів.