- •Ознаки, зчеплені зі статтю.
- •Вторинна структура білків: типи, механізми стабілізації та роль регулярної вторинної структури в утворенні просторової структури глобулярних білків.
- •Природна і експериментальна поліплоїдія. Типи поліплоідів.
- •Характеристика популяції як елементарної одиниці еволюції.
- •Нековалентні міжмолекулярні взаємодії: типи, механізми виникнення та роль у підтриманні просторової структури біологічних макромолекул.
- •Множинний алелізм. Серії множинних алелей і механізм їх виникнення.
- •Боротьба за існування як елементарний фактор еволюції.
- •Фізична природа та біологічна роль водневого зв’язку та гідрофобних взаємодій.
- •Структурна організація і класифікація хромосом
- •Ізоляція як фактор еволюції.
- •Просторова структура глобулярних водорозчинних білків і основні механізми її стабілізації.
- •Балансова теорія визначення статі Бріджеса.
- •Природний добір як провідний фактор еволюції. Форми добору.
- •Принципи ферментативного каталізу.
- •Рівновага в популяції, закон Харді-Вайнберга
- •Біологічний прогрес і біологічний регрес.
- •Принципи використання вільної енергії гідролізу нуклеозидтрифосфатів для здійснення енергетично невигідних молекулярних процесів у біологічних системах.
- •Фактори динаміки популяцій та еволюція.
- •Основні етапи антропогенезу
- •Приклади молекулярних машин та загальні принципи їх функціонування.
- •Мейоз, основні фази, генетичне значення. Поведінка хромосом при мейозі як основа явища розщеплення і рекомбінації хромосом
- •Механізми м’язового скорочення
- •Хімічні компоненти нуклеїнових кислот, їх властивості та класифікація. Будова полінуклеотидного ланцюга.
- •Спадкування кількісних ознак. Полімерні гени.
- •Механізми передачі нервового імпульсу по аксону
- •Структура подвійних спіралей нуклеїнових кислот та механізми її стабілізації. Структурні форми подвійних спіралей.
- •Поняття про мутації, характерні риси спонтанного мутаційного процесу.
- •Плани будови прокаріотичної та еукаріотичної клітини
- •Рівні структурної організації хроматину еукаріотів. Структура нуклеосоми та хроматинової фібрили.
- •Регуляція активності генів у прокаріотів. Структура оперона.
- •Теорії походження еукаріотичної клітини
- •Принципи організації геномів про- та еукаріотів.
- •Закони спадкової передачі ознак, відкриті г.Менделем.
- •Будова, властивості та функції біологічних мембран.
- •Мобільні елементи в геномах: типи та молекулярні механізми переміщення.
- •Хромосомні типи визначення статі.
- •Ультраструктурна організація мітохондрій
- •Ініціація транскрипції в еукаріотів. Базальні транскрипційні фактори та збірка преініціаторного комплексу рнк-полімерази іі.
- •Порівняльна характеристика мутаційної та модифікаційної мінливості.
- •Поняття про цитоскелет та його структурні елементи
- •Структура і властивості генетичного коду.
- •Клітинний цикл та його регуляція
- •Транскрипційні фактори та базові механізми їх участі в регуляції транскрипції в еукаріотів.
- •Генеалогічний метод в генетиці людини. Складання родоводів.
- •Мітоз, його біологічне значення. Фази мітозу.
- •Мікро-рнк та їх участь в регуляції експресії генетичної інформації. Рнк-інтерференція.
- •Типи взаємодій між алелями одного гену.
- •Статевий процес та його біологічне значення.
- •Типи взаємодій неалельних генів.
- •Яйцеклітина, її хімічний склад, будова та різноманітність типів живлення.
- •Процессинг мРнк: етапи, синхронізація із транскрипцією, біологічна роль.
- •Гамети та їх утворення.
- •Структура й біологічна роль тРнк.
- •Організація геномів еукаріот.
- •Запліднення та його біологічне значення; особливості зовнішнього та внутрішнього запліднення.
- •Аміноацил-тРнк-синтетази, їх функція та реакції, які вони каталізують.
- •Соціальні аспекти генетики людини. Сутність евгеніки.
- •Елонгаційний цикл білкового синтезу. Молекулярні механізми зв’язування аміноацил-тРнк, транспептидації та транслокації.
- •Плейотропна дія генів, приклади.
- •Дроблення та його біологічне значення; особливості поділу клітин в період дроблення.
- •Ініціація трансляції у про- та еукаріотів.
- •Кросинговер, інтерференція, коінциденція.
- •Стадія бластули. Типи бластул
- •Склад та структура рибосоми. Взаємодія рибосоми з мРнк та тРнк. Функціональна роль рибосомних субодиниць.
- •Типи визначення статі
- •Стадія гаструли. Типи гаструляційних переміщень (інвагінація, епіболія, імміграція, делямінація).
- •Основні компоненти реплісоми та їх функціональна роль.
- •Спадкування ознак залежних від статі та обмежених статтю
- •Типи нуклеінових кислот у вірусів.
- •Зчеплене успадкування ознак
- •Роль вірусів бактерій в природі та в біотехнологічних процесах.
- •Репарація днк: основні типи та відповідні молекулярні механізми.
- •Близнюків метод в генетиці людини
- •Ретровіруси як вектори горизонтальної передачі спадкової інформації.
- •Методи секвенування днк. Встановлення нуклеотидних послідовностей геномів.
- •Причини відхилень від менделівських розчеплень
- •Пріони як представники неканонічних вірусів.
- •Методи клонування днк та експресії білків у бактеріальних клітинах.
- •Організація геномів прокаріот
- •Ампліфікація днк за допомогою полімеразної ланцюгової реакції.
- •Поліморфізм та гетерозиготність популяцій
- •Створення функціональних бактеріальних плазмід in vitro.
Плейотропна дія генів, приклади.
Наприклад, при схрещуванні жовтих (гетерозиготних) мишей, розщеплення на жовті й чорні (рецесивні гомозиготи) завжди становить 2 : 1. Подібний результат спостерігається також при схрещуванні платинових лисиць. Якщо перевірити вагітних самок, то виявляється, що чверть ембріонів гине ще до народження. А саме, гинуть гомозиготи за домінант ним алелем, чому й спостерігається відхилення від очікуваного розщеплення 3 : 1 (відсутній один із чотирьох генотипових класів). Таким чином, у цьому прикладі домінантний алель є насправді домінантним лише щодо забарвлення шерсті - стосовно життєздатності той самий алель є рецесивним. Наведений випадок, коли один ген впливає на декілька ознак одночасно (забарвлення шерсті та життєздатність), є одним із прикладів плейотропії.
Дроблення та його біологічне значення; особливості поділу клітин в період дроблення.
Дроблення – ряд послідовних мітотичних поділів зиготи, в результаті яких одна запліднена яйцеклітина перетворюється на багатоклітинний комплекс. Відсутній ріст еластомерів під час вкороченої інтерфази, що призводить до зменшення розмірів еластомерів з кожним новим поділом. Загальна зовнішня форма зародку, як і його розмір не змінюється, однак утворюється первинна порожнина тіла – бластоцель. Особливості мітозів дроблення:
Синтез ДНК починається ще в про нуклеусах
Клітинні цикли вкорочені за рахунок редукції G1 i G2 періодів
Всі потрібні елементи мітотичного процесу були утворені та запасені в зрілому яйці заздалегідь (під час овогенезу), однак до кінця дроблення вони виснажуються
S період вкорочений завдяки синхронізації реплікації в усіх репліконах геному
Характер дроблення визначається кількістю жовтка і його розміщенням в цитоплазмі яйцеклітини. Алолецитальні, оліголецитальні, ізолецитальні яйця розділяються повністю і рівномірно – голобластичний тип дроблення. Меробластичний тип – часткове розділення яйця, при якому борозни дроблення проникають всередину яйця, але не розділяють його повністю. Жовток залишається нерозділеним. До даного типу відносять поверхневе і дискоїдальне дроблення. Поверхневе дроблення (полілецитальні, центролецитальні яйцеклітини) – це розділення поверхневого шару цитоплазми (з одиничними ядрами, які багаторазово попередньо поділилися) за допомогою перегородок, що направлені до поверхні яйця. Центральна частина залишається нерозділеною. Дискоїдальне дроблення (полілецитальні, телолецитальні яйця) – борозни формуються вслід за діленням ядер, але не розділяють усе яйце, а тільки один з полюсів.
БІЛЕТ 8
Ініціація трансляції у про- та еукаріотів.
Розпочинатися процес елонгації трансляції має зі стартового кодона мРНК, і в першому елонгаційному циклі, коли немає пептидилтРНК у Р-сайті, якась стартова «ініціаторна» аа-тРНК має виконувати цю роль. Отже, сутність ініціації полягає в:
1) упізнанні стартового кодону, який задає початок і рамку зчитування інформації;
2) збиранні рибосоми з двох субодиниць на мРНК у зоні стартового кодону;
3) завантаженні ініціаторної аа-тРНК на стартовий кодон і водночас у Р-сайт рибосоми.
Стартовим кодоном виступає здебільшого метіоніновий кодон AUG, відповідно, ініціаторною є завжди Met-тРНК і Met (індекс «і» вказує на те, що саме ініціаторна метіонінова тРНК, тобто вона відрізняється за своєю структурою від звичайної тРНК Met , яка використовується при елонгації). У прокаріотів, на відміну від еукаріотів, аміногрупа метіоніну ініціаторної тРНК є формільованою (N-формілметіонін, f-Met. Механізми ініціації трансляції суттєво відрізняються у про- та еукаріотів. Еукаріотична мРНК після синтезу транспортується з ядра до цитоплазми, де й відбувається ініціація. Кожна молекула мРНК містить тіль- ки одну рамку зчитування (один стартовий кодон), елементи системи ініціації взаємодіють спочатку з кепом на 5'-кінці молекули, після чого відбувається сканування матриці з метою пошуку стартового кодону - ініціація відбувається за так званим скануючим механізмом. Прокаріотична трансляція тісно узгоджена з транскрипцією і відбувається під час синтезу мРНК . При цьому мРНК, що синтезується на оперонах, часто містить кілька послідовних рамок зчитування і кілька стартових кодонів. Ініціація трансляції відбувається окремо на кожному з них усередині мРНК, і впізнання цих ста-
ртових кодонів не залежить від їхнього розташування відносно 5'-кінця матриці - внутрішня ініціація.
Ініціація трансляції у прокаріотів
Рибосома вступає в процес у вигляді двох окремих субодиниць, дисоційований стан яких підтримується завдяки білкового фактору IF3 (IF - Initiation Factor), зв'язаного з маленькою субодиницею. У присутності IF3 з маленькою субодиницею зв'язується також білок IF1, який блокує зону майбутнього А-сайта тРНК. Потрійний комплекс маленька субодиниця-IF3-IF1 є субстратом взаємодії з трьома наступними елементами:
• Фактор ініціації IF2 - G-білок, який зв'язується з маленькою субодиницею рибосоми в комплексі з GTP і дещо нагадує за своєю структурою елонгаційний фактор EF2.
• Ініціаторна молекула тРНК - f-Met-тРНК і Met , антикодонова частина якої взаємодіє з Р-сайтом маленької субодиниці, оскільки А-сайт є заблокованим фактором IF1.
• мРНК, яка взаємодіє з маленькою субодиницею таким чином, що стартовий кодон розміщується в зоні Р-сайта. Загалом з маленькою субодиницею взаємодіє ділянка мРНК довжиною ~30 нуклеотидів. Специфічне розміщення стартового кодона в Р-сайті забезпечується комплементарним упізнанням між ділянкою рРНК 16S (у 3'-кінцевій зоні) і консервативною послідовністю Шайна - Дальгарно (John Shine, Lynn Dalgarno), яка розміщена в мРНК за 59 нуклеотидів від стартового кодона в напрямку до 5'-кінця. Саме наявність послідовності Шайна - Дальгарно й робить даний кодон AUG стартовим, відрізняючи його від звичайного метіонінового кодона. Зв'язування названих трьох елементів, яке приводить до утворення преініціаторного комплексу, відбувається незалежно один від одного і в будь-якому порядку, зокрема ініціаторна тРНК взаємодіє з преініціаторним комплексом незалежно від стартового кодона. Наступним кроком є впізнання кодона антикодоном у Р-сайті, полегшуване факторами IF2 і IF3. Утворення кодон-антикодонової подвійної спіралі індукує конформаційну зміну маленької субодиниці, унаслідок якої відбувається звільнення факторів IF1, IF3 і зв'язування великої рибосомної субодиниці. Взаємодія між великою субодиницею та IF2 індукує GTPазну активність останнього: відбувається гідроліз GTP та дисоціація IF2.
У результаті система трансляції є готовою для першого елонгаційного циклу: А-сайт напоготові прийняти аа-тРНК з другою амінокислотою поліпептидного ланцюга, на яку при транспептидації буде перенесено f-Met з ініціаторної тРНК.
Ініціація трансляції в еукаріотів
Еукаріотична рибосома поза процесом трансляції також дисоційована на дві субодиниці, завдяки взаємодії маленької з фактором eIF3 (складається з 9-11 субодиниць). Крім того, дисоційований стан субодиниць підтримується кількома іншими факторами, що взаємодіють з маленькою (eIF3С) і великою (eIF6) субодиницями. З комплексом маленька субодиниця - eIF3 зв'язується потрійний комплекс ініціаторна метіонінова тРНК - eIF2·GTP (eIF2 є аналогом
фактора елонгації eEF1). Паралельно (рис. 8.28) відбувається впізнання кепа на 5'-кінці
мРНК факторами ініціації групи eIF4: субодиниця eIF4E зв'язується з кепом, eIF4G є структурним модулем, що забезпечує цілісність комплексу та його взаємодію з іншими елементами ініціації, eIF4A є АТР-залежною РНК-геліказою, фактор eIF4В взаємодіє з мРНК, стимулює АТРазну активність гелікази і при скануванні мРНК бере участь у впізнанні стартового кодона. Наступним кроком є об'єднання кеп-асоційованого комплексу з таким, що асоційований з маленькою субодиницею (ініціаторна тРНК має бути присутньою на маленькій субодиниці, щоб ця остання могла приєднатися до кепу). Ефективність утворення цього преініціаторного комплексу на кепі підсилюється за рахунок взаємодії polyA-зв'язаних білків (PABP) з eIF4G: polyA-послідовність на 3'-кінці мРНК також приєднується до преініціаторного комплексу, замикаючи мРНК у кільце. Далі за рахунок геліказної активності eIF4A преініціаторний комплекс (залишаючи на кепі лише eIF4E) починає транслокацію: eIF4A
здійснює гідроліз АТР і пересувається вздовж мРНК у напрямку до 3'-кінця, одночасно руйнуючи дволанцюгові шпильки, якщо вони зустрічаються. Під час транслокації преініціаторний комплекс сканує послідовність мРНК, перевіряючи її на наявність стартового кодона. Зовсім не обов'язково при цьому перший кодон AUG, що зустрічається, сприймається як стартовий. Упізнання стартового кодона залежить від контексту послідовності, в якій він розташований. Найкращим контекстом, який максимально сприяє ініціації трансляції, є так звана послідовність Козак (Marilyn Kozak): GCC(A/G)CCAUGG. Упізнання стартового кодона викликає відповідні конформаційні зміни комплексу, звільнення факторів eIF3 і eIF4 (останній повертається на кеп разом polyA-ділянкою мРНК), приєднання великої рибосомної субодиниці та дисоціацію eIF2·GDP після гідролізу GTP. Дисоціація eIF3 і eIF2 полегшується фактором eIF5. Рибосома після цього вступає в етап елонгації трансляції, а на кепі починається збирання наступної рибосоми. Таким чином, на мРНК одночасно працює кілька рибосом, які утворюють так звану полісому . Зациклення полісоми:
1) сприяє залученню зруйнованої при термінації трансляції у 3'-кінцевій зоні мРНК рибосоми до нового раунду ініціації;
2) забезпечує додатковий захист 3'-кінця мРНК (унаслідок його взаємодії з кеп-асоційованим комплексом) від нуклеазної деградації;
3) підвищує надійність системи трансляції - оскільки деградація мРНК може розпочинатися тільки з 3'-кінця , лише повноцінні матриці, що містять polyA-послідовність (і автоматично - кодуючу частину) залучаються до білкового синтезу.