1 курс / Биология / Много ответов

Тра

нск

рип ция – первый этап реализации генетической информации, т.е. синтез всех возможных видов молекул РНК по матрице ДНК.

Транскрипция происходит в ядре и осуществляется с помощью фермента РНКполимеразы, работающего по принципу комплементарности, но при построении РНК напротив аденина вместо тимина в полинуклеотидную цепь включается урацил.

Участки молекулы ДНК, которые транскрибируются, называют структурными генами (CГ), а участки ДНК, которые не транскрибируются, но регулируют процесс синтеза РНК, — регуляторными генами (РГ) (инициаторы, терминаторы и модуляторы).

Инициаторы содержат в своем составе промотор (перед СГ).

Промоторы узнаются РНК-полимеразой и связываются с ней, отвечая за начало транскрипции.

Терминаторы расположены в конце СГ и контролируют окончание синтеза РНК.

Копируемую цепь (3′-5′) называют транскрибируемой. Присоединение РНК-полимеразы к промотору осуществляется с помощью регуляторных белков, называемых

транскрипционными факторами.

Образующийся белковый комплекс обладает геликазной активностью и способен к локальной деспирализации ДНК с разрывом водородных связей => формируется

транскрипционный «глазок». РНК-полимераза синтезирует 5′-3′-нить РНК по матрице ДНК, при этом в транскрипционном глазке формируется гибридная двуцепочечная молекула, состоящая из ДНК и РНК.

ДНК–РНК гетеродуплекс очень неустойчив, так как связь между ними менее прочная => РНК вытесняется из транскрипционного глазка, и двойная спираль ДНК восстанавливается.

Терминация транскрипции у эукариот осуществляется c помощью двух видов терминаторов

— олигоадениловых и палиндромных.

Олигоадениловые терминаторы содержат в составе смысловой цепи несколько адениловых нуклеотидов, поэтому при образовании РНК в соответствии с принципом комплементарности в ее состав включаются урациловые нуклеотиды (олиго U). Водородные связи между А и U очень слабые, поэтому происходит быстрое вытеснение 3′ -конца синтезированной РНК из транскрипционного глазка. Дальнейшее продолжение транскрипции становится невозможным, что означает ее окончание или терминацию.

Палиндромные терминаторы содержат в смысловой цепи две взаимокомплементарные последовательности (ТТТААА), которые способны образовывать «шпильки» за счет водородных связей между аденином и тимином, что делает невозможным дальнейшее продвижение РНК-полимеразы

Транскрипцию мРНК осуществляется благодаря РНК-полимеразе-II. Она взаимодействует с инициатором II, который обеспечивает синтез большинства малых ядерных РНК. РНК- полимераза-III взаимодействует с инициаторами III и III А. Инициатор III А — малой рибосомальной РНК.

Процессинг мРНК

Процессинг, или созревание, РНК подразумевает два поэтапных изменения ее структуры.

I.Концевые модификации РНК, связанные с присоединением к 5′ концу присоединение гуанозинтрифосфата (ГТФ), называемым также кэпированием, а на 3′-конце происходит его укорочение и полиаденилирование, т.е. присоединение «хвоста».

Концевые модификации создают такую третичную структуру и-РНК, которая имеет более продолжительное время жизни, т.к. РНК защищена от атак ферментов нуклеаз.

II.На втором этапе созревания РНК подвергается сплайсингу, (вырезания

интронов и сшивания экзонов). Сплайсинг происходит с помощью сплайсосомы, в состав которой входят малые ядерные РНК ( мя-РНК), богатые урацилом, поэтому их называют U-

РНК(U1-U6)

Повышение эффективности сплайсинга РНК может достигаться взаимодействием с белками - информатинами, в результате чего образуются информоферы. (уменьшают размер лайнерной пре-РНК в 15-20 раз).

15. Рибосомы. Трансляция. Строение белка

Рибосомы относят к немембранным органеллам клетки. На рибосомах осуществляется соединение аминокислотных остатков в полипептидные цепочки (синтез белка). Рибосомы имеют сферическую или слегка эллипсоидную форму, диаметром от 15—20 нанометров.

80Sэукариотические, 70S-прокариотические.

Каждая рибосома состоит из двух частей: малой и большой субъединиц (у прокариот 50 и 30S, у эукариот-60 и 40S).

Впервую входят молекулы белка и одна молекула рибосомальной РНК (р–РНК), во вторую

-белки и три молекулы р–РНК. Белок и р–РНК по массе в равных количествах участвуют в образовании рибосом. Синтез РНК и сборка рибосом – в ядрышке. Функциясинтез белка.

Рибосомы могут свободно находиться в цитоплазме или быть связанными с эндоплазматической сетью, входя в состав шероховатой ЭПС и на ядерной оболочке. Так же могут располагаться в МХ животных клеток, в пластидах растительных, в клетках бактерий.

Белки, синтезируемые на свободных рибосомах, остаются в гиалоплазме. Например, на свободных рибосомах синтезируется гемоглобин в эритроцитах.

В митохондриях, пластидах и клетках прокариот также присутствуют рибосомы

Рибосома имеет 4 активных центра: аминоацильный, пептидильный, трансферазный, эжекторный.

АЦ-связывание и узнавание аминоацил-т-РНК, за исключением стартовой

ПЦ-связывание и удержание пептидил-т-РНК с пептидом, состоящим из двух или более аминокислотных остатков

ТЦ-там работает пептидилтрансфераза, катализирует реакцию образования пептидной связи между карбокси-группой пептидил-Т-РНК (в ПЦ) и аминогруппой аминоацил-Т-РНК (в АЦ)

ЭЦ-поступает свободная Т-РНК и уходит из рибосомы.

Всоставе 70S-23S, 5S—большая субъединица, 16S—малая

Всоставе 80S-28S, 5.8S, 5S—большая, 18S—малая

Трансляция

Трансляция-процесс синтеза белка, основанный на переведении смысла генетической информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот. Осуществляется транспортными РНК (в цитоплазме на рибосомах). Третичная структура имеет форму кленового листа, окончательная форма-бумеранг.

2 важных района: На центральной петле-антикодон, который комплиментарен соответствующему кодону на и-РНК, на 3’конце т-РНК- -- триплет CCA (присоединяется соответствующая аминокислота с помощью аминоацил-т-РНК-синтетазы).

Трансляция подразделяется на инициацию, элонгацию, терминацию.

1. Инициация – 6 факторов(ИФ1-ИФ6):

стартовая метионин-аминоацил-т-РНК присоединяется к малой субъединицеà

присоединяется и-РНК + большая субъединица антикодон аат-РНК взаимодействует с инициирующем кодоном на И-РНК формирование активных центров

2. Элонгация

Ко второму кодону и-РНК в аминоацильном центре присоединяется вторая аат-РНК с аминокислотой-2. Если кодоны комплиментарны, то в трансферазном центре АК1 и 2 сближаются, образуется пептидная связь, пептидная цепь растет, И -РНК протаскивается на один триплет—транслокация. Элонгация

Зрелый белок покидает рибосому, а она диссоциирует на большую и малую субъединицы.

Далее идет процессинг белка. Возможно превращение неактивных форм в активные(проинсулин-инсулин), фосфорилирование, сульфатирование итд.

На процесс трансляции могут влиять разливные антибиотики: стрептомицин, тетрациклин, эритромицин и др.

Белки – высокомолекулярные полимерные органические вещества, определяющие структуру и жизнедеятельность клетки и организма в целом. Структурной единицей, мономером их биополимерной молекулы является аминокислота. В образовании белков принимают участие 20 аминокислот. В состав молекулы каждого белка входят определенные аминокислоты в свойственном этому белку количественном соотношении и порядке расположения в полипептидной цепи

Порядок, количество и качество аминокислот, входящих в состав молекулы белка, определяют его первичную структуру (например, инсулин). Белки первичной структуры могут с помощью водородных связей соединяться в спираль и образовывать вторичную

структуру (например, кератин). Полипептидные цепи, скручиваясь определенным образом в компактную структуру, образуют глобулу (шар), представляющую собой третичную структуру белка. Большинство белков имеют третичную структуру. Аминокислоты активны только на поверхности глобулы.

Белки, имеющие глобулярную структуру, объединяются вместе и формируют четвертичную структуру (например, гемоглобин). Замена одной аминокислоты приводит к изменению свойств белка. При воздействии высокой температуры, кислот и других факторов сложные белковые молекулы разрушаются. Это явление называется денатурацией. При улучшении условий денатурированный белок способен восстановить свою структуру вновь, если не разрушается его первичная структура.

Белки бывают простые и сложные. Простые состоят из аминокислот, например, альбумины, глобулины, фибриноген, миозин и др. В состав сложных белков, кроме аминокислот, входят и другие органические соединения, например, жиры, углеводы, образуя липопротеиды, гликопротеиды и другие.

16. Строение и функции нуклеиновых кислот. ДНК и РНК, понятие о матричных процессах. АТФ.

К нуклеиновым кислотам относят высокополимерные соединения, распадающиеся при гидролизе на пуриновые и пиримидиновые основания, пентозу и фосфорную кислоту. Нуклеиновые кислоты содержат углерод, водород, фосфор, кислород и азот. Различают два класса нуклеиновых кислот: рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК).

Молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) - это самые крупные биополимеры, их мономером является нуклеотид. Он состоит из остатков трех веществ: азотистого основания, углевода дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Известны четыре нуклеотида, участвующие в образовании молекулы ДНК. Они отличаются друг от друга азотистыми основаниями. Два азотистых основания цитозин и тимин - производные пиримидина. Аденин и гуанин - относят к производным пурина. В названии каждого нуклеотида отражено название азотистого основания. Различают нуклеотиды: цитидиловый (Ц), тимидиловый (Т), адениловый (А), гуаниловый (Г). Соединение нуклеотидов в нити ДНК происходит через углевод одного нуклеотида и остаток фосфорной кислоты соседнего.

Молекула ДНК представляет собой две спирально обвивающие друг друга нити. Обе нити вместе закручены вокруг общей оси. Две нити молекулы удерживаются рядом водородными связями, которые возникают между их комплементарными азотистыми основаниями. Аденин комплементарен тимину, а гуанин - цитозину.

Между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином – три. ДНК находится в ядре, где она вместе с белками образует линейные структуры - хромосомы.

Хромосомы хорошо видны при микроскопировании в период деления ядра; в интерфазе они деспирализованы. ДНК имеется в митохондриях и пластидах (хлоропластах и лейкопластах), где их молекулы образуют кольцевые структуры. В клетках доядерных организмов также присутствует кольцевая ДНК.

Основная функция ДНК - хранение наследственной информации, заключенной в последовательности нуклеотидов, образующих ее молекулу, и передача этой информации дочерним клеткам. Возможность передачи наследственной информации от клетки к клетке обеспечивается способностью хромосом к разделению на хроматиды с последующей редупликацией молекулы ДНК. В ДНК заключена вся информация о структуре и деятельности клеток, о признаках каждой клетки и организма в целом. Эта информация называется генетической. В молекуле ДНК закодирована генетическая информация о последовательности аминокислот в молекуле белка. Участок ДНК, несущий информацию об одной полипептидной цепи, называется геном. Передача и реализация информации осуществляется в клетке при участии рибонуклеиновых кислот. ДНК способна к самоудвоению (редупликации). Это имеет место в определенном периоде жизненного цикла клетки, называемом синтетическим. Редупликация позволяет сохранить постоянство структуры ДНК. Если под воздействием различных факторов в процессе репликации в молекуле ДНК происходят изменения в числе, порядке следования нуклеотидов, то возникают мутации.

Аденозинмонофосфорная кислота (АМФ) входит в состав всех РНК. При присоединении еще двух молекул фосфорной кислоты (Н3РО4) АМФ превращается в аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) и становится источником энергии, необходимой для биологических процессов, идущих в клетке. Схема передачи энергии с помощью АТФ из реакций, в результате которых энергия освобождается (экзотермические реакции), в реакции, потребляющие эту энергию (эндотермические реакции). Последние реакции очень разнообразны: биосинтез, мышечные сокращения и т.д. Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) состоит из азотистого основания — аденина, сахара — рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Молекула АТФ очень неустойчива и способна отщеплять одну или две молекулы фосфата с выделением большого количества энергии, расходуемой на обеспечение всех жизненных функций клетки (биосинтез, трансмембранный перенос, движение, образование электрического импульса и др.). Связи в молекуле АТФ называют макроэргическими. Отщепление концевого фосфата от молекулы АТФ сопровождается выделением 40 кДж энергии. Синтез АТФ происходит в митохондриях.

17. Общая характеристика клеточного цикла

1.Клеточный цикл:

1)М-фаза (10% времени)

2)Интерфаза (90% времени): G1, S, G2.

o G1-период (несколько дней – пока все повреждения ДНК не будут восстановлены)

2n2c

Ядро/Цитоплазма ˂ 1

1) Цик. Д активирует cdk

2) Cdk фосфорилирует белки

3) б. активируются

4) могут переходить в S-период

Пример:

1) RB-б. ингибирует E2F

2) Фосфорилирование RB

3) Освобождение E2F

4) Активизация генов, идущих на синтез ферм. репликации

При повреждениях ДНК: Остановка КЦ

1) б.-Р53 присоединяется к аномальной ДНК, накапливается в ядре

2) Активируются гены Р21 и Р27

Конец G1: 3) Их продукты ингибируют Cdk 4) Остановка КЦ

• Циклин Д разрушается

• S-период (3-5 часов)

o Циклин А и Е синтезируются.

2n4c

Я/ЦП ˃ 1 Происходит:

1) х2 ДНК,

2)х2 клет. центра,

3)синтез б.-гистонов.

o G2-период (3-5 часов)

2n4c

Я/ЦП = 1 Происходит:

1)Синтез б.-тубулинов

2)Синтез б.-MPF

В результате появления MPF происходит фосфорилирование:

18. Митоз и его биологическое значение.

Митоз — это непрямое деление клетки с образованием фигур деления, при котором из одной диплоидной материнской клетки образуются две дочерние диплоидные клетки, идентичные материнской . Митотическое деление характерно только для эукариотических клеток.

2n= 2n+ 2n

Диплоидной называют клетку, имеющую двойной набор хромосом, в котором каждая хромосома имеет себе пару или гомолога. Гомологами, или гомологичными хромосомами, называют хромосомы одинаковой формы и размера, несущие гены, отвечающие за одни и те же признаки. В каждой паре гомологов один получен от отца, а другой — от матери. В митозе обычно выделяют пять стадий:

Интерфаза

Интерфаза — период между делениями, в котором происходят процессы роста и развития клетки, удвоения ДНК, синтеза белков и органических соединений.

Профаза (2n4c)

В профазе последовательно происходят:

1)разборка поровых комплексов ядра;

2)конденсация хроматина за счет фосфорилирования гистона Н1;

3) фосфорилирование белков ламины А и С, разборка ламины до мембранных пузырьков, в составе которых остается белок В ;

4)формирование вокруг центромеры хромосом особых белковых комплексов — кинетохоров( Кинетохор представляет собой два трехслойных полудиска, состоящих из фибрилл ДНК, обеспечивающих связь с центромерой, белков механохимической системы — кинезина,

динеина и транслокаторных белков, имеющих сродство к тубулину), к которым далее будут прикрепляться нити веретена деления.

На этом этапе каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, которые имеют хромомерный уровень организации. 2n4c

В завершение профазы происходит:

1)расхождение удвоенного клеточного центра и обозначение полюсов клетки.

2) От центриолей клеточного центра начинают формироваться микротрубочки, образующие астральные, кинетохорные и полюсные нити веретена деления

Метафаза (2n4c)

происходит:

1)хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки,

2)нити веретена деления прикрепляются к хромосомам.

Метафазные хромосомы имеют петельное строение и максимально спирализованы

вметафазе каждая хромосома представлена двумя сестринскими хроматидами, а каждая хроматида образована одной молекулой ДНК

вкомплексе с белками. 2n4c