1. Понятие о нуклеопротеидах, их превращения в желудочно-кишечном тракте. Строение, биологическая роль, особенности обмена мононуклеотидов в организме человека.

Нуклеопротеиды – сложные белки, небелковая часть который представлена нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК)(белок – гистон)

Мононуклеотид – мономер нуклеиновых кислот, состоит из остатка фосфорной кислоты, азотистого основания и пентозы. Мононуклеотиды связаны 3’,5’-диэфирными связями между рибозами соседних мононуклеотидов через остаток фосфорной кислоты.

Биологическая роль мононуклеотидов:

- субстраты для синтеза ДНК и РНК;

- Структурная. Из мононуклеотидов построены:нуклеиновые кислоты, некоторые коферменты,простетические группы ферментов

- Энергетическая. Содержат макроэргические связи - являются аккумуляторами энергии. АТФ - это универсальный аккумулятор энергии

- Сигнальная. Мононуклеотиды - аллостерические эффекторы многих ключевых ферментов. цАМФ и цГМФ являются посредниками в передаче гормонального сигнала.

Особенности – из мононуклеотидов лишь малая часть действительно используется, остальные либо в энтероцитах же превращаются в мочевую кислоту, либо под влиянием микрофлоры расщепляются до аммиака, углекислого газа, бета-аланина и бета-аминоизобутирата.

2. Биосинтез пуриновых нуклеотидов. Источники атомов пуринового кольца, реакции синтеза, роль витаминов В₉ и В₁₂.

Формил фолат и метенил фолат – производные витамина B9, а витамин В12 участвует в этих превращениях витамина В9.

3. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов. Источники атомов пиримидинового кольца, реакции синтеза, роль витаминов В₉ и В₁₂.

В9 служит субстратом для синтеза кофермента, необходимого для превращения УМФ в ТМФ, В12 участвует в синтезе этого кофермента.

4. Распад пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Особенности и реакции процесса распада, конечные метаболиты. Нарушения обмена пуриновых нуклеотидов при подагре.

Если пуриновых оснований образуется слишком много, то при их катаболизме образуется слишком высокое количество мочевой кислоты, что приводит к подагре.

Подагра – причина – врожденная недостаточность ферментов, осуществляющих превращение гипоксантина в инозиновую кислоту и пуриновые азотистые основания.

Способствует развитию: красное вино, сыр, кофе; белковая пища; малоподдвижный образ жизни

Лечение – конкурентный ингибитор ксантиноксидазы – АЛЛОПУРИНОЛ.

Где распад пуринов, то там гипоксантин образуется из аденина (под действием адениндезаминазы)

5. Строение ДНК и РНК. Химические связи, участвующие в формировании их структуры. Функции нуклеиновых кислот. Виды переноса генетической информации. Биологическая роль комплементарности азотистых оснований.

ДНК и РНК – полимеры, мономерами которых являются мононуклеотиды. (ДНК в качестве пентозы имеет дезоксирибозу, а РНК – рибозу). ДНК имеет первичную (цепь дезоксирибонуклеозидмонофосфатов соединённых 3’ 5’ фосфодиэфирной связью), вторичную (две таких цепочки соединённых с помощью водородных связей между азотистыми основаниями. Между А и Т две связи, Г и Ц – три), третичную (ДНК упакованная в виде хромосомы) структуру.

РНК. Первичная – рибонуклеозидмонофосфаты в одну цепочку с 3 5 фосфодиэфирными связями. Вторичная – одноцепочечная цепь, в которой между азотистыми основаниями образуются водородные связи. Причём не все основания буду компелментарны, так что будут образовываться несвязанные участки, которые будут как бы выпирать из цепочки. Третичная – структура, в которой образуются ещё дополнительные связи между или нуклеотидными остатками, удалёнными друг от друга, либо между основаниями и остатками рибозы. Такая структура стабилизирована ионами двухвалентных металлов.

ДНК – хранение наследственной информации. РНК – мРНК – служит матрицей для синтеза белка (реализация наследственной инфы), тРНК – транспорт своей аминокислоты в рибосомам для синтеза белка. рРНК – участвуют в создании рибосом, а значит и непосредственно в трансляции. Репликация (удвоение ДНК), транскрипция – перенос генетической информации с ДНК на РНК, трансляция – синтез белка.

Биологическая роль комплементарности азотистых оснований – обеспечивает точный перенос генетической информации.

6. Репликация. Механизм и биологическое значение. Теломера и теломераза. Понятие о репликативной старости клетки.

Репликация – удвоение ДНК с помощью спец.фермента ДНК-полимеразы, происходит в ядре клетки в S фазу клеточного цикла, предшествует делению клетки. Происходит в несколько стадий.

ДНК- полимераза способна наращивать цепь ДНК только на 3΄– конце. Иницианцию репликации регулируют сигнальные белки – факторы роста.

Удвоение ДНК основано на том, что при расхождении нитей к каждой нити можно достроить комплементарную копию, таким образом, получая две молекулы ДНК, копирующие исходную.

Стадии репликации:

1. инициация – разрушение водородных связей и расхождение нитей (образование множества репликативных вилок)

2. элонгация – удлинение дочерних нитей, исключение праймеров

3. терминация – завершение двух дочерних цепей ДНК

ДНК-полимераза не может начать процесс синтеза сама, ей нужна «затравка», в качестве такой затравки используется фрагмент РНК. А теперь подробнее…

Инициация: 1) начинается с расплетения участка ДНК – образуется репликативная вилка ( с участием геликазы).2) у 3΄–го конца закрепляется РНК-затравка(праймер) , на другой нити закрепляются несколько праймеров.

Элонгация: 1) синтез дочерних нитей ДНК начинается с участка РНК-праймера. 2) Полимеризация мононуклеотидов, которые выстраиваются вдоль матрицы по принципу комплементарности с участием ДНК-полимераз (активируются РНК-праймеры) 3) считывание информации идет с 3-го конца к 5-му концу (строится цепь 5-3 лидирующая. 4) на другой нити – полимеризация дезоксирибонуклеотидов: строятся ферменты. Оказаки – отстающая.

Терминация: 1) Праймеры вырезаются, и происходит сшивка фрагментов ДНК-полимеразой. 2) Образуется двойная спираль, которая сформирована дочерней и материнской нитями ДНК 3) одновременно репликация идет в нескольких местах ДНК по всем направлениям – сайты репликации.

В каждой нити ДНК на 5'- конце имеются особые участки, содержащие частые повторы (ГГГТТА)- теломеры. Их роль - стоп-сигнал при повторяющейся репликации. Эти участки ДНК не копируются и не достраиваются, поэтому каждое новое деление сопровождается укорочением теломеры.

Существует критическая длина теломеры, при которой клетка утрачивает способность к репликации (делению) – репликативная старость. Репликативное старение лежит в основе старения организма. (В среднем клетка проходит 50-60 репликаций, у долгожителей больше)

В эмбриональных клетках открыт фермент – теломераза, который способен достраивать теломеры после репликации. Если вводить в клетку теломеразу, открывается возможность продление жизни клетки. Например введение стволовых клеток – обновление тканей, предупреждение старения

7. Повреждения ДНК спонтанные и индуцированные. Процессы репарации ДНК и их возможные последствия. Мутации. Роль мутаций в эволюции и возникновении наследуемых заболеваний. Понятие о генной терапии.

Спонтанные – не вызванные внешними факторами (ошибка репликации, дезаминирования нуклеотидов, депуринизации), индуцированные – вызванные внешними факторами (в основном радиация и химия)

Повреждения ДНК исправляются – репарация с участием репаративных семейств ферментов, которые вырезают поврежденные участки и образуется АП-сайт, в котором достраивается ДНК с «правильными» азотистыми основаниями и нуклеотидами. При врожденной недостаточности репаративных ферментов – МУТАЦИИ.

Репаративная система включает : 1)белки-ферменты, узнающие ошибку 2) белки-ферменты, разрезающие в этом месте цепочку. 3) ДНК-полимеразы, достраивающие цепь. 3) ДНК-лигазы, сшивающие нить, завершают репарацию.

Мутации – изменение структуры ДНК, следствием которого является изменение синтезируемых белков.

Мутации – основной поставщик материала для эволюции. (произошла мутация, в результате которой у слона хобот стал длинным, что пипец как удобно, когда ты жрёшь траву с деревьев. Вот этот слоняра с длинным хоботом стал наиболее приспособленным, выжил, дал потомство и теперь все слоны с длинными хоботами).

Мутации могут быть в соматических клетках – тогда болеет сам человек, или в половых – тогда сам организм не страдает, а вот потомство получит эту самую мутацию, что и будет называться «наследственное заболевание»

Генная терапия – лечение наследственных, многофакторных и инфекционных заболеваний путём введения в соматические клетки пациентов ген, который обеспечивает исправление генных дефектов или придаёт клеткам новые функции.