Антибиотики, ингибирующие матричные биосинтезы

Антибиотики	Механизм действия
Противоопухолевые препараты: актиномицин Д, рубомицин С, митомицин С	Подавляют репликацию или транскрипцию, или оба эти процесса
Противобактериальные препараты: тетрациклин, левомицетин, эритромицин, стрептомицин	Ингибируют трансляцию в бактериальных (но не эукариотических) клетках

6.5. Регуляция синтеза белка

6.5.1. В генетическом аппарате наряду со структурными генами, кодирующими структуру определённых белков, существуют участки ДНК, выполняющие регуляторные функции. Группа структурных генов, отвечающих за синтез ферментов одного метаболического пути, находится под контролем гена-оператора, расположенного рядом. Структурные гены в совокупности с геном-оператором составляют оперон, или транскриптон. Функция гена-оператора контролируется пространственно удалённым от него геном-регулятором, который продуцирует белок-репрессор, находящийся в активной либо в неактивной форме. Активный белок-репрессор способен связываться с геном-оператором и тормозить транскрипцию структурных генов, следовательно, подавлять синтез белков. Вещества, вызывающие инактивацию белка-репрессора, являются индукторами синтеза белка, оказывающие противоположный эффект – корепрессорами.

6.5.2. Существуют два механизма регуляции синтеза белка – индукция и репрессия. Примером оперона, который регулируется по механизму индукции, является лактозный оперон, в состав которого наряду с геном-оператором входят 3 структурных гена, кодирующие ферменты катаболизма лактозы (см. рисунок 6.6). Лактоза является индуктором данного оперона. При высокой концентрации лактозы в среде ферменты синтезируются, при низкой концентрации – нет.

Рисунок 6.6. Схема механизма индукции синтеза белка.

6.5.3. По механизму репрессии регулируется гистидиновый оперон, содержащий ген-оператор и 10 структурных генов, кодирующих ферменты, необходимые для биосинтеза гистидина (см. рисунок 6.7). Гистидин является корепрессором данного оперона. При высокой концентрации гистидина в среде синтез ферментов прекращается, при отсутствии гистидина они синтезируются.

Рисунок 6.7. Схема механизма репрессии синтеза белка.

Контрольные вопросы:

1. Что такое матричные биосинтезы? Молекулы каких веществ выполняют роль матрицы и какие молекулы синтезируются при репликации, транскрипции, трансляции?

2. Что такое репликация ДНК? Какие условия необходимы для её протекания?

3. Дайте определение понятия транскрипции, укажите её важнейший фермент и его локализацию в клетке.

4. Укажите особенности процесса транскрипции (матрица, субстраты, источники энергии, фермент, направление полимеризации цепи).

5. Что понимают под интронами и экзонами? Опишите процессинг при образовании мРНК.

6. Дайте определение понятия процессинга мРНК и укажите, какие операции он включает.

7. Изобразите схематично структуру транспортной РНК. Укажите её важнейшие функциональные участки и их назначение.

8. Изобразите схематично структуру рибосомы. Укажите её важнейшие функциональные участки и их назначение при трансляции.

9. Дайте определение понятия генетического кода и охарактеризуйте его основные свойства.

10. Напишите схему реакции аминокислот в процессе биосинтеза белка, назовите ферменты.

11. Дайте определение понятия «трансляция». Назовите основные стадии этого процесса и их назначение, необходимые компоненты и условия.

12. Представьте в виде схемы инициирующий комплекс белоксинтезирующей системы. Перечислите условия, необходимые для инициации синтеза белка.

13. Дайте определение понятия элонгации. Представьте в виде схемы процесс элонгации на рибосоме, укажите необходимые условия, ферменты, факторы.

14. Опишите процесс терминации синтеза белка, укажите условия и факторы, способствующие терминации.

15. Представьте в виде схемы процесс терминации биосинтеза белка. Перечислите варианты посттрансляционной модификации молекул белков.

16. Какие соединения являются донорами энергии для биосинтеза белка из аминокислот? Укажите затраты энергии на каждом этапе биосинтеза белка.

17. Приведите примеры и укажите механизм действия ингибиторов биосинтеза белка, используемых в качестве лекарственных средств.

18. Дайте определение понятия «оперон». Опишите процесс регуляции биосинтеза белка путём индукции.

19. Представьте в виде схемы регуляцию синтеза белка на уровне транскрипции. Назовите регуляторные факторы и опишите механизм регуляции путём репрессии.