Молекулярные основы наследственности.

96. Дать определение генетического кода.

Генетический код – это принцип записи наследственной информации о последовательности аминокислот в белке, через последовательность нуклеотидов в ДНК.

97. Что представляют собой характеристики генетического кода: триплетен, неперекрывающийся, без запятых.

триплетность. Структура белка определяется последовательностью аминокислот. Последовательность аминокислот в белке кодируется последователь¬ностью нуклеотидов в ДНК.

В состав белков организмов входят 20 аминокислот, а нуклеотидов всего четыре, следовательно, для кодирования всех аминокислот необходимо сочетание нуклеотидов. Пары нуклеотидов дадут возможность кодирования 16 (42) аминокис¬лот. Тройки нуклеотидов (триплет, или кодон) позволяют получить 64 (43) комбинации, что достаточно для кодирования всех аминокислот.

непрерывность – за одним триплетом идет следующий триплет, между триплетами нет промежутков и нет одиночных нуклеотидов.

неперекрываемость – последний нуклеотид предыдущего триплета не явля¬ется началом следующего триплета.

98. Что представляют собой характеристики генетического кода: вырожден, специфичен, универсален.

вырожденность. Раньше считали, что каждая аминокислота кодируется своим триплетом, тогда получалось, что 44 триплета (64-20 = 44) являются лишними. Оказалось, что одним триплетом кодируются только две аминокислоты (метионин и триптофан), остальные кодируются 2,3,4,6 трип¬летами. Так аминокислоты лейцин, серин, аргинин кодируются шестью триплетами каждая. Кодирование одной аминокислоты несколькими триплетами и есть вырожденность.

Всего в кодировании занят 61 кодон. Три кодона: АТТ, АТЦ, АЦТ кодируют не аминокислоты, а окончание записи информации о первичной структуре белка (как точка в конце предло¬жения). Это стоп – кодоны, которые являются последним триплетом гена. Когда стоп-кодоны перепишутся на и-РНК, они будут выглядеть так: УАА, УАГ, УГА. Теперь они будут означать окончание синтеза белка.

однозначность – каждый триплет кодирует только одну ами¬нокислоту.

универсальность – сущность кодирования одинакова от бак¬терий до человека.

99. Представить схему центральной догмы молекулярной биологии.

100. Перечислить особенности РНК-полимераз.

РНК-полимераза 1 – отвечает за синтез крупных рРНК, она локализована в ядрышке.

РНК-полимераза 2 – отвечает за синтез иРНК, она локализована в цитоплазме

РНК-полимераза 3 – отвечает за синтез тРНК и мелких рРНК (она локализована в рибосомах).

101. Что представляет собой промотор в области гена, его функция.

На первом этапе РНК полимераза узнает определенную последовательность нуклеотидов в ДНК перед геном, эта последовательность называется – промотор.

Узнав промотор, РНК-полимераза фиксируется на нем, затем происходит расплетание двойной спирали ДНК, и участок одной цепи ДНК становится матрицей для синтеза молекулы и-РНК.

102. Поясните понятия: транскрипт и транскриптом.

Транскрипт- молекула РНК, образующаяся в результате транскрипции (экспрессии соответствующего гена или участка ДНК).

Транскриптом — совокупность всех транскриптов, синтезируемых одной клеткой или группой клеток, включая мРНК и некодирующие РНК. Понятие «транскриптом» может обозначать полный набор транскриптов в данном организме или специфический набор транскриптов (молекул РНК), представленный в клетках определенного типа.

103. Какие молекулы синтезирует РНК-полимераза I.

РНК-полимераза 1 – отвечает за синтез крупных рРНК, она локализована в ядрышке.

104. Какие молекулы синтезирует РНК-полимераза II.

РНК-полимераза 2 – отвечает за синтез иРНК, она локализована в цитоплазме

105. Какие молекулы синтезирует РНК-полимераза III.

РНК-полимераза 3 – отвечает за синтез тРНК и мелких рРНК (она локализована в рибосомах).

106. К чему сводится механизм транскрипции (синтез РНК на матрице ДНК).

Выделяют 3 этапа транскрипции: стадия инициации, стадия элонгации, стадия терминации.

І. Стадия инициации. На первом этапе РНК полимераза узнает определенную последовательность нуклеотидов в ДНК перед геном, эта последовательность называется – промотор.

Узнав промотор, РНК-полимераза фиксируется на нем, затем происходит расплетание двойной спирали ДНК, и участок одной цепи ДНК становится матрицей для синтеза молекулы и-РНК.

ІІ стадии элонгации (удлинения).

РНК-полимераза движется вдоль этого участка, синтезируя молекулу и-РНК. Синтез идет из свободных нуклеотидов присутствующих в ядерном соке и основан на принципе комплементарности.

ЦДНК  Г РНК

ГДНК  ЦРНК

ТДНК  АРНК

АДНК  УРНК

ІІІ. Стадия терминации. Синтез РНК продолжается до тех пор, пока РНК- полимераза не достигнет особой последовательности нуклеотидов, которая называется терминирующий сигнал транскрипции или стоп сигнал. На этом транскрипция заканчивается, освобождается молекула и-РНК и фермент РНК- полимераза, восстанавливается двойная спираль ДНК.

В результате транскрипции образуется первичный транскрипт иРНК.

107. Что получило название – процессинг РНК. Назвать из каких отдельных процессов он складывается.

Процесс созревания иРНК называется – процессингом, он протекает в ядре. Кэпирование, полиаденилирование, сплайсинг

108. Что представляет сплайсинг-реакция РНК-транскриптов. Роль сплайсингосомы в этом процессе.

Сплайсинг – это вырезание интронов из молекулы иРНК и сшивание экзонов при помощи ферментов лигаз.

В результате процессинга в ядре формируется зрелая молекула иРНК, которая перемещается из ядра в цитоплазму для синтеза белка. Только 3–5% зрелых иРНК попадают в цитоплазму, остальные разрушаются в ядре.

109. Когда происходит и к чему сводится кэпирование 5′-конца РНК у эукариот. Транскрипты каких РНК-полимераз подвергаются кэпированию.

кэпирование – к 5' концу иРНК присоединяется метилированный остаток гуанозина, эта структура называется кэп (шапочка). Кэп способствует связыванию иРНК с рибосомой в цитоплазме.

110. Перечислить все положения значения кэпирования мРНК.

Кэп способствует связыванию иРНК с рибосомой в цитоплазме.

111. Что представляет собой полиаденилирование 3′-конца мРНК. Какую роль играет этот процесс. Транскрипты каких РНК-полимераз подвергаются этому процессу.

Полиаденилирование – к 3' концу молекулы иРНК присоединяется от 100 до 200 адениловых нуклеотидов. Образуется поли-А-участок. Этот участок стабилизирует молекулу иРНК, и способствует ее выходу из ядра в цитоплазму.

112. Что представляет собой альтернативный сплайсинг. Какое биологическое значение имеет эта форма сплайсинга.

Сплайсинг – это вырезание интронов из молекулы иРНК и сшивание экзонов при помощи ферментов лигаз.

В результате процессинга в ядре формируется зрелая молекула иРНК, которая перемещается из ядра в цитоплазму для синтеза белка. Только 3–5% зрелых иРНК попадают в цитоплазму, остальные разрушаются в ядре.

113. Перечислить компоненты, необходимые для трансляции.

Для этого процесса необходимы рибосомы, аминокислоты, иРНК, тРНК, АТФ, ферменты

114. Указать молекулярный состав большой и малой субъединиц рибосомы.

А участок – аминоацил-тРНК-связывающий участок

Р участок – пептидил-тРНК-связывающий участок

115. В чем заключаются акцепторная и адапторная функции транспортных РНК.

116. К чему сводится инициация трансляции. Что представляет собой инициаторный комплекс.

На стадии инициации образуется рибосома присоединяется к иРНК, этому способствует КЭП участок иРНК. Затем к рибосоме приходит первая тРНК со своей аминокислотой. У эукариот это всегда тРНК, несущая аминокислоту метионин (её кодон в иРНК АУГ). У прокариот первой походит тРНК, несущая аминокислоту формилметионин. Своим антикодоном метиониновая тРНК узнает соответствующий кодон в молекуле иРНК.

117. Представте этапы цикла наращивания (элонгации) полипептидной цепи на рибосоме при трансляции.

На стадии элонгации происходит синтез полипептидной цепи.

В рибосоме выделяют функциональный центр, который состоит из 2х участков.

А участок – аминоацил-тРНК-связывающий участок

Р участок – пептидил-тРНК-связывающий участок

С функционированием этих участков связано удлинение полипептидной цепи белка.

Допустим, пептидная цепь определенной длины уже синтезирована.

В “А” участок рибосомы поступает аминоацил-тРНК. Если антикодон тРНК комплементарен кодону иРНК, то данная тРНК со своей аминокислотой остается в “А” участке. Далее ферменты рибосомы разрывают связь между пептидилом и тРНК, которая находится в “Р” участке. Свободная тРНК уходит из “Р” участка. Другие ферменты рибосомы устанавливают пептидную связь между пептидилом и аминокислотой, которая находится в “А” участке. За счёт соединения карбонильной группы с аминогруппой происходит удлинение пептидной цепи на одну аминокислоту.

Далее рибосома делает один шаг, равный трём нуклеотидам, вдоль молекулы иРНК, и комплекс пептидил-тРНК перемещается из “А” участка в “Р” участок. Таким образом “А” участок свободен и готов принять новую тРНК с аминокислотой, и цикл повторяется снова.

118. К чему сводится терминация трансляции.

На стадия терминации заканчивается синтез полипептидной цепи. Это происходит в тот момент, когда в “А” участок рибосомы приходит один из стоп кодонов (УАА, УАГ, УГА). Им не соответствует ни одна аминокислота и после нескольких неудачных попыток нарастить полипептидную цепь рибосома распадается на субъединицы, а молекула полипептида отсоединяется от иРНК.

119. Что представляют собой полирибосомы (полисомы), их функциональное значение.

120. Как осуществляется регуляция активности генов лактозного оперона кишечной палочки.

121. Раскрыть сущность понятия – оперон. Как устроен лактозный оперон.

122. Перечислить уровни регуляции экспрессии генов у эукариот.

123. Какую роль играют промоторы, энхансеры, сайленсеры и инсуляторы в регуляции инициации транскрипции.

124. К чему сводится регуляция экспрессии генов на уровне процессинга мРНК.

125. Что представляет собой РНК-интерференция. Какую роль в этом процессе играют короткие интерферирующие РНК (миРНК).

126. Какую роль в регуляции экспрессии генов на уровне транскрипции играют микроРНК (мкРНК).

127. В чем суть позитивной и негативной регуляции экспрессии генов на уровне трансляции.

128. Какую функцию в биосинтезе белка выполняют ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы. Что такое кодон и антикодон.

129. Какими нуклеотидами представлены и какую функцию выполняют инициаторный и терминирующий кодоны при трансляции.