Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биохимия. Учебное пособие
.pdf
которой указано положение каждого сайта рестрикции от-
носительно других участков.
Рис. 7. Результаты электрофореза после обработки фрагмента ДНК разными рестриктазами.
Полимеразная цепная реакция.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — экспери-
ментальный метод молекулярной биологии, способ значительного увеличения малых концентраций определѐнных
фрагментов ДНК (клонирование) в биологическом мате-
риале.
Метод ПЦР относится к гибридизационным мето-
дам анализа ДНК, основанным на достраивании комплементарной полинуклеотидной цепи на одинарной полинук-
леотидной цепи - матрице. Принцип метода ПЦР был разработан в начале 80-ых годов прошлого столетия в США. В
настоящее время метод широко используется в научных
исследованиях, в практическом здравоохранении и службе
Госсанэпиднадзора.
31
Основные стадии ПЦР
1) денатурация ДНК (расплетение двойной спира-
ли, расхождение нитей ДНК) при 94—96 °C.
2)отжиг при 68 °C, образование коротких двухце-
почечных участков ДНК (затравок, необходимых для инициации синтеза ДНК) или связывание нитей ДНК прайме-
рами;
3) элонгация при 72 °C или синтез новой цепи
ДНК (комплементарное достраивание обеих нитей);
4) окончание первого цикла. Две получившиеся
ДНК-цепи служат матрицей для следующего цикла, поэто-
му количество матричной ДНК в ходе каждого цикла уд-
ваивается.
Рис.8.Схематическое изображение первого цикла ПЦР.
32
Таким образом, в основе метода ПЦР лежит много-
кратное удвоение определѐнного участка ДНК при помощи
ферментов в искусственных условиях (in vitro). В результа-
те нарабатывается количество ДНК, достаточное для визуальной детекции.
Кроме простого увеличения числа копий ДНК (этот
процесс называется амплификацией), ПЦР позволяет производить множество других манипуляций с генетическим
материалом. Широко используется в биологической и медицинской практике, например, для диагностики заболеваний (наследственных, инфекционных), для установления
отцовства, для клонирования генов, введения мутаций, вы-
деления новых генов.
Методы гибридизации.
Гибридизация ДНК, гибридизация нуклеиновых кислот — соединение in vitro комплементарных одноцепочечных нуклеиновых кислот из разных источников в одну
молекулу.
В 1961 году было обнаружено, что если комплементарные цепи ДНК, полученные после денатурации, выдержать при температуре 65°С, они легко спариваются, восстанавливая структуру двойной спирали (ренатурация).
Подобные процессы могут происходить между двумя любыми одинарными цепями нуклеиновых кислот (ДНК—
ДНК, РНК—РНК, ДНК—РНК) при условии, что они содержат комплементарные последовательности нуклеоти-
дов.
Этот метод весьма эффективен для поиска неидентичных, но родственных генов. Например, после клонирования интересующих исследователя генов, их последова-
33
тельности могут быть использованы для поиска соответствующих генов в геноме человека. Участки ДНК (РНК) с
известной последовательностью нуклеотидов, меченые
специальной меткой и используемые для гибридизации на-
зываются ДНК (РНК)-зондами.
Рис. 9. Способы гибридизации
ДНК-зонды применяются в различных целях. Гибридизация ДНК-зонда с РНК, выделенной из анализируе-
мой клетки, может выявить наличие или отсутствие экспрессии гена. Если гибридизации не происходит, значит,
ген молчит, не работает. ДНК-зонды также позволяют про-
водить диагностику инфекционных и наследственных болезней. Методы гибридизации лежат в основе других более
современных методов изучения нуклеиновых кислот.
34
5. Витамины
1. Витамины. Классификация, свойства.
2. Особенности биологического действия водо- и жирорастворимых витаминов.
3. А-, гипо- и гипервитаминозы.
4. Антивитамины.
Витамины – группа органических веществ, обладающих разнообразным строением и физико-химическими
свойствами, абсолютно необходимых для нормальной жизнедеятельности любого организма и выполняющих в нем
самостоятельно или в составе более сложных соединений
каталитические и регуляторные функции.
Во многих случаях витамины являются составными
частями ферментов или коферментов и необходимы для их
функционирования.
Витамины – микрокомпоненты пищи. В отличие от
других пищевых факторов, витамины не включаются в
структуру клетки и тканей организма, не используются живой клеткой в качестве источника энергии. Третьей особенностью витаминов можно считать то, что большинство из
них легко разрушаются под действием различных физиче-
ских и химических факторов.
Классификация и номенклатура витаминов
По физико-химическим свойствам витамины разде-
ляют на две группы: витамины, растворимые в жирах (жирорастворимые) и витамины, растворимые в воде (водорас-
творимые).
Кроме того, что жирорастворимые витамины растворяются в липидах, а водорастворимые – в воде, существует
35
ещѐ несколько отличительных свойств между этими двумя
классами витаминов:
- водорастворимые витамины все без исключения
являются компонентами различных ферментов
или коферментов;
- жирорастворимые витамины имеют единый план
строения: построены из строительных блоков
изопреноидного типа, т.е. все они изопреноид-
ные соединения;
- жирорастворимые витамины могут существовать
в нескольких биологически активных формах
(витамеры)
1
;
- жирорастворимые витамины в природе распро-
странены, в большей степени, в виде провитами-
нов.
В настоящее время выделяют 13 основных витаминов, которые обозначиваются буквами латинского алфави-
та. Большинство носят тривиальные названия и имеют, так
называемые, биологические названия, которые складываются из названий основных патологий возникающих при их
недостаточности с приставкой анти-.
Жирорастворимые витамины
1. Витамины группы А - (антиксерофтальмический)
ретинолы. Наиболее активные представители А
витамином витамина А
являются - каротины, среди кото-
и А
1
. Про-
2
рых наибольшее значение имеет β-каротин, содержащийся
в зеленых частях растений.
1
В связи с этой особенностью, рассказывая о жиро-
растворимых витаминах, точнее будет, если говорить
группа витаминов …..
36
(у А
дополнительная двойная связь между С3 и С4)
2
2. Витамины группы Д – (антирахитичный) калци-
феролы. Д
– эргокалциферол, Д3 – холекалциферол.
2
Провитаминами можно считать эргостерина и холе-
стерина соответственно.
3. Витамины группы Е – токоферолы. Наиболее ак-
тивный представитель – α-токоферол.
4. Витамины группы К - (антигеморрагический) –
37
производные нафтахинона.
Метилнафтохинон – витамин К
практике больше известен как «викасол». К
нон, К
– мепахинон, различаются между собой количе-
2
, в ветеринарной
3
– филлахи-
1
ством изопреноидных остатков в R группе (см.формулу).
. Водорастворимые витамины
1. Витамин В
- тиамин, входит в состав декарбоксилаз α-
1
кетокислот;
2. Витамин В
– рибофлавин, проявляет свое биологиче-
2
ское действие в составе коферментов ФМН, ФАД;
3. Витамин В
- пантотеновая кислота, является основным
3
компонентом КоА;
4. Витамин В
или РР – никотинамид или ниацин, входит в
5
состав коферментов НАД, НАДФ;
5. Витамин В
– пиридоксин, служит коферментом ами-
6
нотрансфераз;
6. Витамин В
– цианкобаламин – кофермент алкил- и ме-
12
тил трансфераз;
7. Витамин С - (антискорбутный) аскорбиновая кислота,
способен окисляться и восстанавливаться не меняя свою
активность; входит в состав многих оксидаз.
8. Витамин Н - (антисеборейный) биотин, в основном
служит коферментом карбоксилаз (транспорт СО
);
2
38
9. Фолиевая кислота (В
) – (антианемический), вхо-
9
дит в состав метил- и ацилтрансфераз.
Кроме основных жиро- и водорастворимых витаминов
известна обширная группа химических соединений по
свойствам и биологическому действию близкие витаминам
– витаминоподобные вещества.
Витаминоподобные вещества, в основном синтезируют-
ся в самом организме и необходимы организму в сравни-
тельно малых количествах. Несмотря на это, они обладают
достаточно сильным воздействием на животный организм -
усиливают действие основных витаминов и микроэлементов. Витаминоподобные вещества безвредны и обладают
низкой токсичностью.
Недостаток витаминов в организме сопровождается
возникновением патологических явлений. Нарушения нор-
мального процесса обмена часто связаны с недостаточным
поступлением витаминов в организм, полным отсутствием
их в потребляемой пище или нарушениями их всасывания,
транспорта и т.д. В результате развиваются авитаминозы -
патологические состояния, возникающие на почве полного
отсутствия, и гиповитаминозы, обусловленные недоста-
точным содержанием в клетках тканей организма какоголибо витамина.
Различают также гипервитаминозы, патологическое
состояние организма, вызванное избыточным количеством
витаминов.
Основная масса витаминов синтезируется микроорга-
низмами и растениями. В организм моногастричных животных витамины должны поступать вместе с кормом, а у
жвачных потребности в витаминах главным образом удов-
39
летворяет продукция микрофлоры преджелудков.
Причины возникновения а- и гиповитаминозов мо-
гут быть не только экзогенные, но и эндогенные, к которым
можно отнести:
- повышенная потребность организма в витаминах;
- болезни, приводящие к нарушению всасывания ви-
таминов в желудочно-кишечном тракте;
- наличие антивитаминов.
Антивитамины
Антивитамины – вещества различной химической
природы вызывающие независимо от механизма их дейст-
вия снижение или полную потерю биологиче-
ской активности витаминов.
В настоящее время антивитамины принято делить на
две группы: 1) антивитамины – структурные аналоги вита-
минов и оказывающие действие, основанное на конкурент-
ных взаимоотношениях с ним; 2) антивитамины - вызы-
вающие модификацию химической структу-
ры витаминов или затрудняющие их всасывание, транс-
порт, что сопровождается снижением или потерей биоло-
гического эффекта витаминов.
В продуктах питания все вещества, в том числе ви-
тамины и антивитамины находятся в оптимальном соотно-
шении - дополняют друг друга. С одной стороны, антивитамины являются естественным регулятором,
т.е. соперничая с витаминами, они практически исключают
гипервитаминоз, даже если дневная норма витаминов будет
значительно превышена. С другой стороны, антивитамины
участвуют в биохимических процессах, т.е. как и витами-
ны, предотвращают некоторые заболевания.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]