Ситуационные задачи

1. Ребенок в возрасте 1 год поступил в детскую больницу с явлениями отсталости физического и умственного развития. При исследовании мочи выявлена высокая концентрация мочевой кислоты. Какова причина ее появления?

2. При недостатке в рационе фолиевой кислоты развиваются мегалобластическая анемия, лейкопения, нарушается состояние слизистых оболочек и кожи. В чем биохимическая причина таких нарушений?

Раздел 7. Матричные биосинтезы

Тема 7.1. Синтез нуклеиновых кислот и его регуляция

Актуальность

Нуклеиновые кислоты отвечают за хранение и передачу наследственной информации. Ошибки, возникающие в процессе репликации и репарации ДНК, биосинтеза белка приводят к появлению аномального продукта и нарушению биохимических процессов в клетке. Этиология и патогенез многих заболеваний обусловлены наличием подобных наследственных или приобретенных ошибок.

Цель

Изучение основных этапов биосинтеза нуклеиновых кислот.

Научиться выделять компоненты нуклеопротеинов из дрожжей и проводить качественные реакции для их обнаружения.

Вопросы для самоподготовки

1. Структура нуклеиновых кислот ДНК и РНК. Строение нуклеопротеинов. Виды гистонов, особенности их строения и роль. Негистоновые белки, их функция.

2. Строение рибосом, их роль в клетке.

3. Биосинтез ДНК (репликация) у эукариот по плану:

• суммарное уравнение,

• связь с фазами клеточного цикла,

• локализация процесса,

• компоненты ДНК‑синтезирующей системы,

• основные этапы, последовательность реакций, субстраты и ферменты,

• конечные продукты,

• источники энергии для синтеза,

• схема репликативной вилки, укажите расположение фрагментов Оказаки и каждого фермента репликации с учетом его функции.

4. Репарация ДНК, значение процесса.

5. Биосинтез РНК (транскрипция) у эукариот по плану:

• суммарное уравнение,

• связь с фазами клеточного цикла,

• локализация процесса,

• компоненты РНК-синтезирующей системы,

• основные этапы, последовательность реакций, субстраты и ферменты,

• конечные продукты,

• источники энергии для синтеза,

• схема транскрипционной вилки, укажите положение промотора, ТАТА-бокса, терминатора и РНК‑полимеразы.

6. Регуляция транскрипции у прокариот путем индукции синтеза (схема Жакоба-Моно) на примере лактозного оперона и путем репрессии синтеза на примере триптофанового оперона.

7. Основные способы регуляции транскрипции у эукариот.

8. Процессинг матричной РНК: сплайсинг, кэпирование, присоединение поли-А-последовательности.

9. Вторичная структура транспортной РНК, понятие о процессинге тРНК. Локализация в тРНК и роль модифицированных нуклеотидов (псевдоуридил, дигидроуридил). Адапторная роль тРНК.

10. Понятие о процессинге рибосомальной РНК. Типы рРНК у эукариот. Функция рРНК.

11. Использование ингибиторов биосинтеза РНК и ДНК в качестве лекарственных препаратов на примере доксорубицина, мелфалана, новобиоцина, рифамицина. В чем состоит механизм их действия?

12. Анализ химического состава сложных белков – нуклеопротеинов. Принцип метода.

Темы для реферативных сообщений

1. Генная инженерия, сущность, значение. Использование генной инженерии для получения лекарственных средств.

2. Генномодифицированные пищевые продукты. Перспективы развития, проблемы и решения.

3. Клонирование организмов, сущность, значение. Потенциальные возможности использования в медицине.

4. Гибридизация нуклеиновых кислот, сущность, значение. Использование в медицине и биологии.

5. Рибозимы: строение, классификация, свойства. Рибозимы как лекарственные препараты.

Лабораторная работа 1

Анализ химического состава нуклеопротеинов

В составе нуклеопротеинов выделяют белковую часть, пуриновые или пиримидиновые основания, углеводы рибозу и дезоксирибозу, фосфорную кислоту. В работе определяется наличие всех перечисленных компонентов.

Реактивы

1) 1% р-р тимола в этиловом спирте, 2) 10% р-р NaOH, 3) конц. NH₄ОН (аммиак), 4) молибденово-кислый аммоний, 5) конц. H₂SO₄, 6) 1% р-р CuSO₄, 7) 1% аммиачный р-рAgNO₃.

Материал исследования

Гидролизат пекарских дрожжей.

Проведение анализа

1. Подготовительный этап (выполняет лаборант)

Приготовление гидролизата пекарских дрожжей: 1 г дрожжей кипятят в течение часа в колбе с обратным холодильником в присутствии 20 мл 1% раствора H₂SO₄и 20 мл дистиллированной воды. Фильтруют.

2. Цветные реакции

Биуретовая реакция	Принцип Белок с сульфатом меди в щелочной среде образует комплексное соединение с развитием розово-фиолетового или сине-фиолетового окрашивания Проведение реакции К 5 каплям гидролизата добавляют 10 капель 10% раствора NаOH и 1 каплю 1% раствора CuSO4
Серебряная проба на пуриновые основания	Принцип Пуриновые основания (аденин и гуанин) при взаимодействии с нитратом серебра образуют через 5-10 минут рыхлый светло-коричневый осадок серебряных солей Проведение реакции К 10 каплям гидролизата добавляют 10 капель конц. раствора аммиака, 10 капель 1% аммиачного раствора нитрата серебра. При стоянии образуется осадок с характерной окраской
Реакция Молиша на углеводные группы (‑D‑рибоза)	Принцип После дегидратации серной кислотой из пентоз образуется гидроксиметилфурфурол. При конденсации тимола с гидроксиметилфурфуролом развивается красное окрашивание Проведение реакции К 10 каплям гидролизата добавляют 2 капли раствора тимола, перемешивают и осторожно по стенке добавляют конц. H2SO4. Наблюдают появление розового кольца в пробирке
Молибденовая проба на фосфорную кислоту	Принцип Присутствующая в гидролизате дрожжей фосфорная кислота, взаимодействуя с молибденово-кислым аммонием в азотной кислоте, образует окрашенное в лимонно-желтый цвет комплексное соединение аммония фосфомолибдата Проведение реакции К 10 каплям гидролизата добавляют 20 капель молибденового реактива. Нагревают в кипящей водяной бане. После охлаждения пробирки в струе воды фосфомолибдат аммония выпадает в осадок лимонно-желтого цвета