30. Молекулярные основы передачи генетической информации. Регуляция биосинтеза белка.

Регуляция биосинтеза белка. Необходима для поддержания разнообр-я белков в клетке, при этом должен соблюдаться их четкий баланс, а также для изменения баланса белков при изменении внешних условий, а также в процессе дифф-ки клеток. Биосинтез белков регулир-ся на 3х уровнях: 1)ур-нь транскрипции – ч/з регуляцию акт-ти определенных генов. 2)ур-нь трансляции – путем изменения акт-ти м-РНК в ее трансляции рибосомами. 3)путем деградации мРНК. Пути регуляции трансляции: 1)позитивная регуляция – на основе сродства мРНК к инициирующей рибосоме и ф-рам инициации – дискриминация мРНК. 2)негативная регуляция – с пом.белков-репрессоров, которые связ-ся с мРНК и блокируют инициацию трансляции – трансляционная репрессия. Эти пути позволяют регулир-ть акт-ть индивид-х мРНК. 3)тотальная регуляция трансляции – при этом прекращ-ся биосинтез почти всех белков. Происходит за счет изменения акт-ти инициир-х ф-ров IF. Х-рен т-ко для эукариот. Дискриминации мРНК. Х-рен и для про- и для эукариот. мРНК имеют разное сродство к рибосомам; можно выделить сильные и слабые мРНК. Трансляционное сопряжение – хар-рен для прокариот. мРНК полицистронные. М.б 2 случая: Различают 2 вида трансляционного сопряжения: 1)когда рибосомы, транслирующие предшествующий цистрон, расплетают 2ую стр-ру инициированного уч-ка след.цистрона. В рез-те освободившийся уч-к стан-ся доступным для инициации другими своб.рибосомами. 2)реинициация – при этом трансляция след.цистрона происходит теми же рибосомами, которые транслировали предыдущий цистрон и не успели соскочить с мрНК. Трансляционная репрессия. Хар-на и для про- и для эукариот. Сущ-ет спец.белок-репрессор, который вз/д-ет с мРНК в области, соседствующей с инициирующей. Т.е этот белок мешает рибосомам начать инициацию трансляции. Маскирование мРНК. Х-рен т-ко для эукариот. мРНК стан-ся недоступной не т-ко для инициации трансляции, но и выведена из всех др.процессов, т.е недоступна для нуклеаз (невозможна ее деградация) и даже не происх-т ее поли(А). Тотальная регуляция трансляции (эукариоты). Происходит торможение всего! белк.с-за. Факторы: тепл.шок, недостаток ФР, а/к-голодание, недостаток железа, вирусные инфекции, др.стрессовые возд-я. Происходит активация Ф.фосфокиназы, которая фосфорилирует один из факторов инициации трансляции – eIF2. Данный фактор не вып-ет свою функцию: гидролиз ГТФ – инициация трансляции не происх-т. Степень подавления белк.с-за варьирует в завис-ти от ур-ня стресса.

29. Ферменты: классификация, активный центр, механизмы катализа.

Ф. – биол.катализаторы преимущ-но белковой природы. Классиф-я: Главный признак – тип катализируемой р-ии. 1) Оксидоредуктазы (О-В реакции)а) Дегидрогеназы б) Оксидазы в) Оксигеназы -Монооксигеназы -Диоксигеназы 2) Трансферазы (перенос разл.групп атомов от однонго субстрата-донора к др.-акцептору) а) Метилтрансфераза б) Оцилтрансфераза в) Аминотрансфераза г) Фосфотрансфераза д) Гликозилтрансфераза и т.д 3) Гидролазы (гидролитическое расщепление субстрата с присоединением воды)а)Эстеразы - Эстеразы слож.эфиров - Эстеразы фосфорных эфиров б) Гликозидазы в) Пептидгидролазы г) Амидазы 4) Лиазы (катализируют реакции негидролитического отщепления от субстрата групп атомов с образованием двойной связи)а) С-С – лиазы б) С-О – лиазы в) С-N – лиазы г) Синтазы 5) Изомеразы (превращение внутри одной молекулы)а) Цис-транс – изомеразы б) Эпимеразы в)Фосфат-изомеразы г) Мутазы и др. 6) Лигазы (синтетазы-реакции соединения 2х молекул с исп. Атф)а) С-С – лигазы б) С-О – лигазы в) С-N – лигазы г) С-S – лигазы. Ф. присущи все ур-ни организации белков. Большинство Ф. им 4ую стр-ру, делятся на простые и сложные, протеины и протеиды. Большинство: протеиды, сост. из апоФ (белк.часть) и коФ (небелк.часть) – вместе это холоФ. Если коФ прочно связан с апоФ, то он наз-ся простатическая группа, но чаще он связан непрочными связями – кофактор. В роли кофактора чаще всего выступают низкомолек.в-ва или ионы Ме. В стр-ре Ф. выделяют 2 центра: активный и аллостерический. Некоторые Ф. не имеют аллостерического ц. Активный центр – уч-к, в котором происх-т связыв-е S и превращ-е его. Аллостерический центр нужен для связыв-я Ф. с различными низкомолек-ми регуляторами – эффекторы. Эффектором м.б и сам S. Активный центр условно м.разделить на 2 уч-ка: 1.Якорный – в нем происх-т специф-ое связыв-е S 2.Каталитический – хим.превращ-е S. Мех-мы д-я Ф:

E + S ↔ ES → ES* → ES** → ES*** → EP → E + P

1. 2. 3.

1. Диффузия S к Ф. и пространственное связыв-е S с актив.центром Ф. Образ-ся ЕS комплекс. Эта стадия обычно мгновенная. Изменение Е активации незначительное и скорость зависит от [S] в среде.

2. Преобразование 1го ES-комплекса в активированные. Происх-т разрыв старых и образ-е новых связей. Происх-т сильное снижение Е активации, данная стадия является лимитирующей для всего процесса, т.е определяет скорость всего процесса.

3. Отделение продуктов р-ии от акт.центра Ф. и диффузия их в окр.среду. Явл-ся быстрой, определяется скоростью диффузии продуктов р-ии.

(отсутствует )Взаимосвязь обмена веществ, механизмы регуляции.

Обмен в-в (метаболизм) – сов-ть всех хим.р-ий, протекающих в орг-ме. Осн.задача: поддержание норм.ж/д-ти организма. Обмен в-в вкл.след.ур-ни: 1)поступление в-в в организм из окруж.ср, их 1ое превращение (ферм.распад до мономеров в ЖКТ) и перенос их ч/з мембрану кишеч.эпителия в кровь. Это внешний обмен. 2)транспорт в-в с кровью или лимфой в различные органы 3)промежуточный обмен – превращение в-в в тканях, метаболизм. Он включает: анаболические и катаболические р-ии. 4)образ-е конечных продуктов обмена (мочевина, СО2, Н2О), т.е это ограниченное число в-в, которое вывод-ся из орг-ма. Метаболизм вкл. анаболические и катаболические процессы, связь м/у которыми проявляется на 3х ур-нях: 1)на уровне ист-ка С (ключевые метаболиты центральных метаболич-х путей, промежуточные продукты катаболизма). Эти в-ва могут служить субстратами для анаболич-х р-ий, в которых обр-ся структурные блоки для с-за макромолекул. 2) Е (т.е при катаболизме обр-ся Е в универсальной форме (в виде АТФ) и она исп-ся в анаболич-х процессах) 3)На ур-не восстановительной спос-ти (катаболические процессы явл-ся в основном окислительными и явл-ся донорами е-ов; анаболические – преимущ-но восстановительные). Для эффективного обмена в-в в кл. важную роль играет компартментализация, т.е разграничение метаболизма в разных уч-ках кл. – компартментах. Главное отличие в них – набор Ф. В цитозоле – гликолиз, глюконеогенез, распад и с-з гликогена, пентозофосфатный цикл, с-з ЖК, с-з ТАГ и фосфолипидов, с-з н/д-ов, с-з Холестерина (заключ.ст в мембранах ЭПР), биосинтез белка (трансляция на рибосомах, которые на ЭПР). МХ – матрикс: с-з кетоновых тел, ц.Кр, окисление ВЖК (бета-окисл-е) мембрана: д.ц и окислительное фосфорилирование. Цитозоль и МХ – с-з мочевины, с-з гема из сукцинил-СоА. Лизосомы – гидролиз белков. ЭПР: мембрана: детоксикация (микросомальное окисл-е), завершающий этап с-за Холест-на. Ядро: репликация, транскрипция. Кл.мембрана: транспорт с пом.транспортных систем. Эффект-ть обмена в-в в организме зависит и от специализации органов и тканей. Метаболизм в разных органах и тканях может сильно различ-ся. Пр: большинство тканей в кач-ве Е-субстратов м.исп-ть глюкозу, ЖК, АК, кетоновые тела, а есть ткани, которые избирательны к Е-субстратам (это гол.мозг – глюкоза, в стресс и голодание – кетоновые тела; мышцы – глюкоза; серд.мышца – кет.тела, глюкоза, ЖК).