Вопрос №10. Уровни организации белков.
Первичная. Последовательность АК, пептидные связи. Имеет 3'-конец и 5'-конец.
Вторичная: α-спирали, β-листы. Они могут содержаться в одной молекуле белка, водородны связи (между О и Н). В одной и той же молекуле белка могут присутствовать сколько-то участков спиралей, сколько-то участков, не имеющих вторичной структуры (линейные).
Третичная. Трехмерная укладка. Фундаментальная основа чувствительности. Имеются ковалентные связи (между двумя остатками цистеина — дисульфидные мостики); водородные связи; гидрофильно-гидрофобные взаимодействия. Гидрофобные связи очень слабые, но если они достаточно выражены, то заставляют молекулу поддерживать 3d структуру. Цистеин – SH (шта?)
Четвертичная. Способность белков участвовать в сложнейших комплексах – голоферменты, гемоглобин. В состав гемоглобина входят : 2 α-глобина, 2 β-глобина, гем и Fe2+/3+. Все виды связи.
При определенных обстоятельствах молекула белка способна менять свою 4тичную, 3тичную и 2ичную структуру, в результате белок меняет свою конформацию, что приводит к изменению его химических свойств и функций. Принципиальная способность белков специфически изменять свою конфигурацию в ответ на определенные внешние воздействия является молекулярной основой всеобщего биологического свойства: чувствительность, раздражимость. Ни один белок ни в одном организме не может быть синтезирован в отсутствии информации о его АК последовательности. Это генетическая информация. Она записана в виде генов в молекуле ДНК. Говорим о белках, думаем о генах.
Есть
L-форма
(амино-групаа слева, карбоксильная -
справа) и D-форма
(наоборот), т.е. они энантиомеры (зеркальные
изомеры). У организмов чаще всего L-форма.
Есть
-АК
(амино- и карбоксильная группы у одного
атома С) и
-АК
(амино- и карбоксильная группы у разных
атомов С). Пептидная связь - это
характеристика положения атомов, а не
тип химической связи.
(Можно погуглить подробнее :)
Вопрос №11. Строений и функции нуклеиновых кислот.
Нуклеиновые кислоты - сложные полимеры, среди природных соединений самые крупные (длинные) молекулы. Мономеры – нуклеотиды. Нуклеотид – сложное образование, состоящее из трех компонентов: углевод (рибоза или дезоксирибоза) (остатка сахара - пентоза), азотистого основания, остатка фосфорной кислоты. Как правило, в состав полимерной нуклеиновой кислоты входят либо только рибоза, либо дезоксирибоза (имеем рибонуклеиновые и дезоксирибонуклеиновые кислоты).
Азотистое основание. Плоские, маленькие, гетероциклические молекулы, обладающие системой сопряженных двойных связей, что придает молекуле жесткость (каркас). На этом каркасе имеются: С=О, N-Н – определенное распределение зарядов. Нуклеотиды способны вступать во взаимодействие в достаточно строгом порядке (согласно притяжению слабых зарядов с помощью водородных связей). Азотистые основания: аденин (А), тимин (Т), гуанин (G), цитозин (С). Азотистые основания распадаются на два класса:
Аденин, гуанин – двойной гетероцикл (пурины).
Тимин, цитозин – один гетероцикл (пиримидины).
Кроме азотистого основания нуклеотиды друг от друга ничем не отличаются. Эти обозначения годятся и для нуклеотидов.
5´-A-G-A-T-A-C-A-C-A-3´
3´-T-C-T-A-T-G-T-G-T-5´
В состав такой двуцепочечной молекулы входят слабые водородные связи и сильные ковалентные связи, которые удерживают нуклеотиды друг у друга. ДНК по сравнению с белками гораздо стабильнее и прочнее, поэтому существует палеогенетика. Комплементарные нуклеотиды располагаются под углом в 180°. Цепочки антипараллельны. При особых условиях слабые водородные связи могут разрываться и тогда 2 цепочки ДНК станут самостоятельными.
Благодаря особенностям химического строения и взаимной комплементарности 2х цепочек в одной молекуле нуклеиновые кислоты способны к точному воспроизведению. Эта способность является молекулярной основой всеобщего биологического свойства - наследственности. Процесс синтеза новых цепей ДНК
AGATACACA
TCTATGTGT
Разрыв водородной связи:
AGATACACA AGATACACA
TCTATGTGT TCTATGTGT
Вопрос №12. Репликация ДНК. Молекулярные механизмы возникновения мутаций.
Репликация ДНК - это процесс самоудвоения ДНК. Начинается с раскручивания молекулы, это делает топоизомераза, следом за ней идет геликаза, которая разрывает связь между азотистыми основаниями. Репликация идет в направлении 5'→3'. На одну из цепей сначала садится РНК-полимераза - праймаза, которая синтезирует короткий фрагмент РНК, комплементарный данному участку ДНК, так называемая затравка для синтеза ДНК ДНК-полимеразой, это нужно, т.к. ДНК-полимераза по некоторым причинам не может садится на одиночную цепь ДНК, а РНК-полимераза может. ДНК-полимераза удерживает свободный нуклеотид до тех пор, пока он не присоединится к соответствующему нуклеотиду, таким образом наращивая цепь. На этой цепи идет непрерывное копирование, т.к. ДНК-полимераза движется в направлении, что и раскручивающие ферменты. Другая цепь будет копироваться прерывисто, т.к. всякий раз начинается вновь, потому что ДНК-полимераза должна двигаться от раскручивающего фермента. В рез-те на этой цепи возникают пробелы, т.к. ДНК-полимераза не может соединить 3' конец с 5' концом. Это делает ДНК-лигаза. ДНК-лигаза сшивает фрагменты новой ДНК.
Характеристики процесса репликации:
* матричный — последовательность синтезируемой цепи ДНК однозначно определяется последовательностью материнской цепи в соответствии с принципом комплементарности;
* полуконсервативный — одна цепь молекулы ДНК, образовавшейся в результате репликации, является вновь синтезированной, а вторая — материнской;
* идёт в направлении от 5’-конца новой молекулы к 3’-концу;
* полунепрерывный — одна из цепей ДНК синтезируется непрерывно, а вторая — в виде набора отдельных коротких фрагментов (фрагментов Оказаки);
* начинается с определённых участков ДНК, которые называются сайтами инициации репликации.
* средняя скорость 50 нуклеотидов в сек.
Структура ДНК имеет некоторое количество витков; если в ней уменьшить количество витков, то она компенсирует их скручивая саму себя. Поэтому для того, чтобы раскрутить ДНК она разрезается посреди витка, нити поворачиваются и сшиваются. Начало витков называется вилкой репликаций.
Так как нити антипараллельны, а ДНК-полимераза двигается только от 5'-конца, к 3'-концу, то одна из новых линий создается непрерывно в одну сторону с движением раскручивания, а другая в кусочками и в обратную сторону.
Свободные нуклеотиды содержащиеся в нуклеоплазме называются фрагментами Оказаки. Существовало 2 точки зрения:
1. Подходя к нуклеотиду ДНК-полимераза понимает, что нужно подставить, вылавливает и ставит.
2. Она берет первый попавшийся нуклеотид и впихивает, а если он не подходит, берет новый – «слепой повар»
На самом деле:
Походя к нуклеотиду ДНК изменяет свою конфигурацию, но впихивает что попало.