1. Строение молекулы ДНК: химический состав мономерных звеньев

молекулы ДНК, 5'-3' – фософодиэфирная связь, комплементарные пары

оснований; связи, удерживающие между собой две полинуклеотидные цепи;

стэкинг-взаимодействие.

2. Физико-химические свойства ДНК: денатурация и ренатурация

молекулы, температура плавления, гиперхромный и гипохромный эффекты.

3. Характеристика В-формы двойной спирали ДНК и альтернативных

двуспиральных структур ДНК, их биологическое значение.

4. Суперспирализация ДНК. Топологические проблемы, возникающие в

ходе матричных процессов.

5. Топоизомеразы I и II типов, механизм их действия.

6. Нуклеосомное строение хроматина. Эухроматин и гетерохроматин.

7. Механизм реакции полимеризации ДНК и его катализ. Экзонуклеазные

активности ДНК-полимераз и их роль в обеспечении точности

воспроизведения ДНК.

8. Характеристика ДНК-полимерз E.coli: размеры, субъединичный состав,

ферментативные активности и участие в процессах репликации и репарации.

9. Структура ДНК-полимеразы III E.coli, функции ее отдельных

субъединиц. Модель работы димерной полимеразы; координация синтеза

ДНК на комплементарных нитях.

10. Характеристика ДНК-полимераз эукариот: размеры, субъединичный

состав, ферментативные активности и участие в процессах репликации и

репарации.

11. Структура вилки репликации: события на ведущей и отстающей нитях.

Полунепрерывный синтез и фрагменты Оказаки. Участие в репликации

вспомогательных белков (SSB, хеликазы, праймазы, лигазы).

12. Регуляция инициации репликации у E.coli: структура участка старта

репликации (OriC), участие белков DnaA, DnaB, DnaC и DnaG в процессе

инициации.

13. Механизм репликации концов линейных хромосом эукариот с

помощью теломеразы.

14. Прямая репарация тиминовых димеров, алкилированных оснований и

одноцепочечных разрывов в молекуле ДНК.

15. Репарация неправильно спаренных оснований с помощью комплекса

белков MutLSH.

16. Эксцизионная репарация оснований.

17. Эксцизионная репарация нуклеотидов с помощью белков uvrABC.

18. SOS-репарация.

19. Рекомбинационная репарация.

20. Механизм общей (гомологичной) рекомбинации: образование

гетеродуплексов, миграция ветви, разрешение структур Холлидея. Роль

белков RecA, RecBCD и RuvABC в __________рекомбинации у E.coli.

21. Сайт-специфическая рекомбинация (механизм интеграция фага λ в

бактериальную хромосому).

22. Характеристика IS-элементов и транспозонов бактерий: структура и

механизм перемещения.

23. Характеристика ДНК-транспозонов эукариот: структура, механизм

перемещения, представители.

24. Ретротранспозоны с длинными концевыми повторами: структура,

механизм перемещения, представители.

25. Ретротранспозоны без длинных концевых повторов: структура,

механизм перемещения, представители.

26. Понятие о кодирующей и некодирующей (матричной) цепях ДНК.

Единица транскрипции у про- и эукариот и ее структурные элементы.

27. Особенности структуры РНК-полимеразы E.coli: кор-фермент и

холофермент, роль отдельных субъединиц.

28. Альтернативные σ-факторы и их роль в инициации транскрипции.

29. Характеристика РНК-полимераз I, II и III эукариот: структура и

синтезируемые ими молекулы.

30. Структура бактериального промотора и механизм его распознавания

РНК-полимеразой. Инициация транскрипции у прокариот. Стадии

транскрипционного цикла.

31. Завершение транскрипции у прокариот: Rho-зависимые и независимые

терминаторы.

32. Структура лактозного оперона и механизм его регуляции с помощью

белков репрессоров и активаторов.

33. Транскрипция генов эукариот с помощью РНК-полимеразы I:

расположение и структура промотора, механизм его распознавания,

транскрипционные факторы, последовательность сборки инициаторных

комплексов на промоторе, терминация транскриптов.

34. Транскрипция генов эукариот с помощью РНК-полимеразы II:

расположение и структура промотора, механизм его распознавания,

транскрипционные факторы, последовательность сборки инициаторных

комплексов на промоторе, терминация транскриптов.

35. Транскрипция генов эукариот с помощью РНК-полимеразы III:

расположение и структура промотора, механизм его распознавания,

транскрипционные факторы, последовательность сборки инициаторных

комплексов на промоторе, терминация транскриптов.

36. Энхансеры, сайленсеры и изоляторы транскрипции.

37. Характеристика ДНК-связывающих доменов факторов транскрипции

эукариот (спираль-поворот-спираль, гомеодомен, спираль-петля-спираль,

«лейциновая __________застежка», «цинковые пальцы»).

38. Модификация 5' и 3'-концов молекул мРНК эукариот. Ферменты и

катализируемые ими реакции. Значение модификации концов транскриптов.

39. Процессинг пре-тРНК: формирование 5'- и 3'-концов тРНК, сплайсинг

пре-тРНК эукариот, модификация оснований. Реакции и ферменты,

катализирующие эти процессы.

40. Механизм сплайсинга пре-мРНК в ядре: определение границ интронов,

роль аденилового (А) нуклеотида, находящегося в районе точки ветвления,

реакции трансэтерификации.

41. Характеристика сплайсосомы: ее структурные компоненты, механизм

функционирования. мяРНК и мяРНП-частицы. Роль комплементарных

взаимодействий в протекании процесса сплайсинга.

42. Аутосплайсинг на примере рРНК тетрахимены: инициация процесса,

последовательные стадии процесса, рибозим L-19РНК.

43. Примеры рибозимов и катализируемых ими реакций (L-19 РНК,

РНКаза P, "головка молотка").

44. Процессинг рРНК у прокариот и эукариот (участвующие в процессе

ферменты). Метилирование и другие модификации рРНК в ядрышке; роль

малых РНК в этих процессах.

45. Матричная (информационная) РНК, ее структура и функциональные

участки у прокариот и эукариот.

46. Основные свойства генетического кода. Особенности кодового

словаря.

47. Кодон и антикодон, принципы их взаимодействия. Принцип нестрогого

соответствия (wobble-гипотеза).

48. Аминоацилирование тРНК как необходимый этап трансляции:

механизм действия аминоацил-тРНК-синтетаз.

49. тРНК: первичная, вторичная и третичная структура, роль

модифицированных нуклеотидов.

50. Структура рибосом про- и эукариот, входящие в их состав рибосомные

РНК и белки. Функциональные участки рибосом: мРНК-связывающий

участок, тРНК-связывающие А, Р и Е участки, факторсвязывающий участок.

51. Механизм инициации трансляции у прокариот. Инициирующие кодоны

и сайт связывания рибосом на мРНК. Инициаторная тРНК и белковые

факторы инициации. Инициация трансляции внутренних рамок считывания у

полицистронных мРНК.

52. Механизм инициации трансляции у эукариот. Белковые факторы,

взаимодействующие с рибосомой и с мРНК. Роль кэп-структуры в

инициации процесса. Влияние на инициацию трансляции структур на 3'-

конце мРНК. Механизм распознавания инициирующего кодона.

53. Механизм элонгации трансляции. Фактор элонгации 1 (ЕF-Тu или ЕF-1

у про- и эукариот соответственно) и поступление аминоацил-тРНК в

рибосому. Реакция транспептидации: механизм и катализ. Фактор элонгации

2 (ЕF-G или ЕF-2) и транслокация рибосомы.

54. Механизм терминации трансляции у про- и эукриот. Терминирующие

кодоны, белковые факторы терминации (RF1, RF2, RF3), гидролиз пептидил-

тРНК. Фактор RRF и диссоциация трансляционного комплекса.

55. Энергетика синтеза белка: количество макроэргических связей,

необходимых на присоединение к растущему полипептиду одной

аминокислоты; энергетические затраты на сборку рибосомы (при инициации

трансляции) и на отсоединение готового полипептида от рибосомы.

56. Особенности синтеза белка, имеющего N-сигнальную

последовательность: котрансляционная транслокация белка в полость

эндоплазматического ретикулума, SRP-частица и ее рецептор.

57. Фолдинг белков: молекулярные шапероны семейств Hsp60 и Hsp70 у

про- и эукариот.

58. Рабочий цикл шаперонных комплексов GroELS и DnaKJ-GrpE.

59. Деградация белков: 26S-протеасома эукариот.

60. Система убиквитинилирования белков эукариот.

61. Сенсорные механизмы эукариот с помощью рецепторов, сопряженных

с G-белками: компоненты сигнальных путей (рецепторы, G-белки,

эффекторы, вторичные мессенджеры). Структура и принцип действия G-

белков.

62. Способы передачи сигнала в ядро в сигнальных путях TGFβ-Smad,

JAK-STAT и Ras/MAPK.

63. Эмбриональное развитие D. melanogaster: асимметрия и градиенты

морфогенов в ооците и раннем эмбрионе. Механизмы транспорта

материнской мРНК и белков в ооцит; формирования градиентов в ооците и

тканях эмбриона.

64. Роль морфогенов в формировании переднего и заднего концов

эмбриона D. melanogaster.

65. Принципы контроля сегментации и дифференциации сегментов у

эмбриона D. melanogaster.

66. Характеристика гомеозисных генов комплексов Antennapedia и

Bithorax дрозофилы и их продуктов; принципы их действия; фенотипическое

проявление мутаций данных генов. Гомеобокс и гомеодомен.

67. Hox-кластеры гомеозисных генов у различных организмов, принципы

их действия.

68. Семейства гомологичных генов. Ортологи и паралоги.

69. Псевдогены.

70. Типы повторяющихся последовательностей.

1. Строение молекулы днк: химический состав мономерных звеньев

молекулы ДНК, 5'-3' – фософодиэфирная связь, комплементарные пары

оснований; связи, удерживающие между собой две полинуклеотидные цепи;

стэкинг-взаимодействие.

Молекула ДНК состоит из трех комплексов:

Азот. Основание (пурины(А Г) пиримидины(Ц Г) ) → остаток сахара (дезоксирибоза) → фосфат

└──┬──┘

Нуклеозид от остатка нуклеозидмонофосфат, дифосфат, полифосфат

Состав ДНК различ. клеток с возрастом не изменяется. А=Т(2 Н связи) Ц=Г (3 Н связи) (А+Г)=(Т+Ц) в РНК вместо Тимина Урацил

Форма спирали d=2 нм, виток=3,4нм на один виток 10 нуклеотидов

ДНК имеет форму спирали, азотистое основание направлено внутрь спирали. 2 полинуклеотидные цепи не связаны ковалентно. Цепи антипаралельны. Стэкинг – взаимодействие – между расположенными друг над а другом азотистыми основаниями, гидрофобное взаимодействие, обеспечивающее поддержание вторичной структуры двухцепочечной молекулы ДНК. В каждой из нуклеотидных цепей ДНК мономерные звенья связаны 3` 5` - фосфодиэфирной связью( связь между гидроксильной группой расположенная у 3` атома с дезоксирибозой 1-го нуклеотида и фосф. группой расположен. у 5` атома с дезоксирибозой любого нуклеотида. Каждая полинуклеотидная цепь – полярна, в молекулах ДНК антипарралельны.

2. Физико-химические свойства ДНК: денатурация и ренатурация

молекулы, температура плавления, гиперхромный и гипохромный эффекты.

Гиперхромный – увеличение оптической плотности раствора ДНК при ее денатурации.

3. Характеристика В-формы двойной спирали ДНК и альтернативных

двуспиральных структур ДНК, их биологическое значение.

Двойная спираль закручена вправо, то есть

4. Суперспирализация ДНК. Топологические проблемы, возникающие в

ходе матричных процессов.

5. Топоизомеразы I и II типов, механизм их действия.

6. Нуклеосомное строение хроматина. Эухроматин и гетерохроматин.

ДНК-топоизомераз, ответственны за регуляцию топологического состояния ДНК, которое выражается в изменении степени спирализованности данной молекулы. ДНК-топоизомеразы катализируют тонко согласованные во времени и пространстве процессы разрыва и воссоединения цепей ДНК, что приводит, в конце концов, к изменению степени спирализованности исходной ДНК. Некоторые топоизомеразы способны релаксировать только отрицательные супервитки в ДНК, другие могут релаксировать как положительно, так и отрицательно суперскрученные молекулы. Определенные топоизомеразы могут обеспечивать введение отрицательных супервитков. По этой причине они включаются в различные клеточные процессы, зависящие от необходимости разделения цепей ДНК . В зависимости от механизма каталитического действия топоизомеразы разделяют на два класса :

ДНК-топоизомеразы , являющиеся «раскрывающими-закрывающими» ферментами, осуществляют временные одноцепочечные разрывы, через которые протягивается интактная цепь ДНК, после чего концы разрыва воссоединяются. Эти ферменты участвуют в релаксации ДНК, уменьшая число отрицательных или положительных сверхвитков на единицу за один каталитический акт;

ДНК-топоизомеразы  также являются «раскрывающими-закрывающими» ферментами, которые расщепляют фосфодиэфирные связи между двумя цепями в молекуле ДНК одновременно, протягивают через разрыв близлежащий сегмент ДНК и зашивают временно образовавшийся разрез. При этом за один каталитический акт вводятся или удаляются два супервитка.

Наиболее полно охарактеризованной ДНК-топоизомеразой типа  является фермент, выделенный из клеток E. coli (устаревшее название – -белок). Механизм: на первой стадии реакции топоизомераза  взаимодействует с областью, в которой произошло разделение двух цепей ДНК под влиянием отрицательной суперспирализации. На второй стадии реакции фермент разрезает одну из цепей, при этом топоизомераза  удерживает образовавшиеся 3′- и 5′-концы и препятствует их свободному вращению. Образование стабильного комплекса топоизомеразы  с ДНК определяется тем, что 5′-фосфатный конец разрезанной цепи ковалентно связывается с тирозиновым остатком в активном центре фермента. Перенос фосфодиэфирной связи от нуклеиновой кислоты к белку объясняет, каким образом функционирует фермент, не требуя внешнего источника энергии. На следующей стадии топоизомераза I протаскивает через образовавшуюся брешь интактную цепь ДНК. И, наконец, на последней стадии топоизомераза  заделывает брешь за счет восстановления фосфодиэфирных связей в молекуле ДНК.

Топоизомеразы  осуществляют двухцепочечные разрывы ДНК. Механизм действия: ДНК-топоизомераза  связывается с релаксированной молекулой ДНК(разрезанной) и обеспечивает образование двух суперспирализованных петель, одна из которых является положительной, а другая, соответственно, отрицательной. На последующих стадиях фермент делает двухцепочечный разрыв, через который пропускает сегмент молекулы ДНК и зашивает брешь. Данная манипуляция обращает знак положительного супервитка приводя тем самым к введению двух отрицательных супервитков на каждый каталитический акт. Реакции, катализируемые ДНК-топоизомеразой  протекают с затратами АТР.

Проблемы: механизм старения: на ДНК не может сесть проймаза,т.к. укорачиваются теломерные концы, а за тем уже и жизненноважные гены. Теломираза-рак (удлиняет только на стадиях зародыша).