А нуклеосома
 Скачать 256.67 Kb.
|
|
Билет – 1 1. А) Нуклеосома — это структурная часть хромосомы, образованная совместной упаковкой нити ДНК с гистоновыми белками H2А, H2B, H3 и H4. Последовательность нуклеосом, соединенная гистоновым белком H1, формирует нуклеофиламент, или иначе нуклеосомную нить Б)Транскриптон - Участок бактериальной хромосомы, содержащий несколько структурных генов, транскрибируемых с образованием одной полицистронной молекулы мРНК; каждый О., как правило, включает специфические ген-оператор и ген-регулятор, контролирующие его транскрипцию; О. фланкирован специфическими регуляторными последовательностями - промотором и терминатором транскрипции; концепция О. разработана Ф.Жакобом и Ж.Моно в 1961 Оперон — функциональная единица генома у прокариот, в состав которой входят цистроны (гены, единицы транскрипции), кодирующие совместно или последовательно работающие белки и объединенные под одним (или несколькими) промоторами. Такая функциональная организация позволяет эффективнее регулировать транскрипцию этих генов. В) 2. Виды РНК: Матричная РНК – является формой передачи информации о первичной структуре белка Рибосомальная РНК – формирует основу структуры рибосом и обеспечивает процесс трансляции белка Транспортная РНК – выполняет роль «адаптора» между мРНК и аминокислотами в ходе синтеза белка микроРНК - регулирует генную экспрессию другие некодирующие – регулируют генную экспрессию, другие РНК – малоизученные функции Синтез РНК на матричной цепи идет от 5 к 3 концу Синтез РНК осуществляет фермент РНК – полимераза РНК транскрипт комплиментарен матричной цепи ДНК Виды РНК – полимераз и транскрибируемые ими гены: РНК – полимераза I – транскрибирует большинство генов рРНК РНК полимераза II – транскрибирует все гены, кодирующие белки; гены микроРНК; гены некоторых некодирующих РНК РНК – полимераза III – транскрибирует гены тРНК; некоторые гены рРНК; гены других малых РНК 3. Ферменты – биологические катализаторы (в-ва ускоряющие протекание хим. Реакций) Биологическая роль. Ферменты - биокатализаторы, вещества биологического происхождения, ускоряющие химические реакции и отвечающие за метоболизм веществ в организме. Организованная последовательность процессов обмена веществ возможна при условии, что каждая клетка обеспечена собственным генетически заданным набором ферментов. Только при этом условии осуществляется согласовывание последовательности реакций - метобалитический путь. Ферменты принимают участие в регуляции многих метобалитических процессах, обеспечивая тем самым соответствие обмена веществ, изменяемым условием. Почти все ферменты являются белками. Известны так же каталитически активные нуклеиновые кислоты(рибозимы). Известно около 2 тысяч ферментов. Билет – 2 1. А)Фрагмент Оказаки – относительно короткие фрагменты ДНК (с РНК праймером на 5 конце) которые образуются на отстающей цепи в процессе репликации ДНК Б)Биополимеры – важнейшие информационные макромолекулы клетки, состоят из одинаковых (или схожих) звеньев — мономеров. В) 2. Нуклеиновые кислоты – биологические полимеры, элементарными звеньями которых являются нуклеотиды. Нуклеиновые кислоты выполняют функции хранения и передачи наследственной информации а также являются основой (матрицей) для биосинтеза молекул белка. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) представляют собой линейные биополимеры, построенные из нуклеотидов. 3. Трансляция – процесс биосинтеза белка, в ходе которого информация в виде последовательности нуклеотидов мРНК переводится (транслируется) в последовательность аминокислот белка. Стадии: Активация аминокислот Инициация: 1 – узнавание РНК – полимеразой промотора – участок ДНК, являющийся местом начала транскрипции 2 – связывание с молекулой ДНК самой РНК – полимеразы, а также белков – факторов инициации транскрипции 3 – расплетение нитей ДНК под действием данного молекулярного комплекса Элонгация: 1 –удаление факторов инициации и присоединение факторов элонгации 2 – синтез первичного РНК – транскрипта под действием РНК – полимеразы Терминация: 1 – достижение РНК – полимеразой сайта терминации специфической последовательности нуклеотидов на матричной цепи ДНК 2 – удаление факторов элонгации и присоединение факторов терминации. 3 – отделение РНК – транскрипта от матрицы ДНК Фолинг белка – процесс формирования функционально активной конформации белка. Субстрат (биохимия) — исходный продукт, преобразуемый ферментом в результате специфического фермент-субстратного взаимодействия в конечный продукт. Кофактор — небелковое (и не производное от аминокислот) соединение (часто ион металла), которое нужно белку для его биологической деятельности. Эти белки обычно являются ферментами, поэтому кофакторы называют «молекулами-помощниками», которые участвуют в биохимических превращениях. Кофакторые могут быть Ионы металлов либо Коферменты, коферменты в свою очередь делятся на косубстраты и простетические группы. Билет – 3 1. А)Анаболизм – это биосинтез белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот, и др. макромолекул из малых молекул – предшественников. Сопровождается усложнением структуры в-в, требует затрат энергии. Б) Репликационная вилка – Y – образная структура, перемещающаяся вдоль родительской спирали ДНК и хар-ся местным расхождением двух ее цепе й, в пределах которой происходит активная репликация ДНК. В) Транскриптон - Участок бактериальной хромосомы, содержащий несколько структурных генов, транскрибируемых с образованием одной полицистронной молекулы мРНК; каждый О., как правило, включает специфические ген-оператор и ген-регулятор, контролирующие его транскрипцию; О. фланкирован специфическими регуляторными последовательностями - промотором и терминатором транскрипции; концепция О. разработана Ф.Жакобом и Ж.Моно в 1961 Оперон — функциональная единица генома у прокариот, в состав которой входят цистроны (гены, единицы транскрипции), кодирующие совместно или последовательно работающие белки и объединенные под одним (или несколькими) промоторами. Такая функциональная организация позволяет эффективнее регулировать транскрипцию этих генов. 2. Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования последовательности аминокислотных остатков в составе белков при помощи последовательности нуклеотидов в составе нуклеиновой кислоты. Генетический код имеет следующие свойства. Триплетность - каждой аминокислоте соответствует тройка нуклеотидов. Легко подсчитать, что существуют 43 = 64 кодона. Из них 61 является смысловым и 3 - бессмысленными (терминирующими, stop-кодонами). Непрерывность (нет разделительных знаков между нуклеотидами) - отсутствие внутригенных знаков препинания; Специфичность - каждой аминокислоте соответствуют только определенные кодоны, которые не могут использоваться для другой аминокислоты. Однонаправленность - кодоны считываются в одном направлении - от первого нуклеотида к последующим Вырожденность, или избыточность,- одну аминокислоту может кодировать несколько триплетов (аминокислот – 20, возможных триплетов – 64, 61 из них смысловой, т. е. в среднем каждой аминокислоте соответствует около 3 кодонов); исключение составляет метионин (Met) и триптофан (Trp). Универсальность - все перечисленные выше свойства генетического кода характерны для всех живых организмов. Колинеарность - соответствие линейной последовательности кодонов мРНК и аминокислот в белке. Активация аминокислот представляет собой реакцию присоединения аминокислоты к транспортной РНК перед вступлением в процесс трансляции. Данная реакция является промежуточной в процессе соединения аминокислоты с молекулой АТФ 3. Биохимия – наука о химическом составе живых клеток и организмов и о лежащих в основе их жизнедеятельности химических процессах. Значение БХ для медицины: Основные задачи медицины: патогенез, диагностика, лечение, профилактика заболеваний. 1.Значение БХ для понимания механизма заболевания. ПР. Сердечно-сосудистые заболевания (атеросклероз). В настоящее время предполагают, что важным является чувствительность рецепторов клеток к ЛПНП 2.Значение БХ для диагностики заболеваний. Широкое использование биохимических исследований биологических жидкостей. Количество субстратов, Исследование активности ферментов, Исследование уровня гормонов. Методы РИА, ИФА. Выявление ПРЕДЗАБОЛЕВАНИЙ. 3. Значение БХ для лечения. Выявление нарушенных звеньев метаболизма, создание соответствующих лекарственных препаратов, широкое использование природных препаратов. 4.Значение БХ для профилактики заболеваний. ПР. Недостаток вит. С —цинга—для профилактики вит. С. Недостаток вит. D— рахит—вит. D Билет – 4 1. А)Промотор — в генетике это последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как стартовая площадка для начала специфической, или осмысленной, транскрипции. У прокариот промотор включает ряд мотивов, важных для узнавания его РНК-полимеразой, в частности так называемые последовательности -10 и -35. Промотор асимметричен, что позволяет РНК-полимеразе начать транскрипцию в правильном направлении и указывает на то, какая из двух цепей ДНК будет служить матрицей для синтеза РНК. Б)Репликационная вилка – Y – образная структура, перемещающаяся вдоль родительской спирали ДНК и хар-ся местным расхождением двух ее цепе й, в пределах которой происходит активная репликация ДНК. В)Анаболизм – это биосинтез белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот, и др. макромолекул из малых молекул – предшественников. Сопровождается усложнением структуры в-в, требует затрат энергии. 2. Биополимеры – важнейшие информационные макромолекулы клетки, состоят из одинаковых (или схожих) звеньев — мономеров. Нуклеиновые кислоты – биологические полимеры, элементарными звеньями которых являются нуклеотиды. Нуклеиновые кислоты выполняют функции хранения и передачи наследственной информации а также являются основой (матрицей) для биосинтеза молекул белка. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) представляют собой линейные биополимеры, построенные из нуклеотидов. Белки – биологические полимеры, элементарными звеньями которых являются аминокислоты. Белки лежат в основе структуры любого организма и всех протекающих в нем биохимических реакциях. Белки могут быть простыми – содержащими в своем составе только полипептидные цепи, состоящие из аминокислотных остатков; и сложными – содержащими в своем составе не только полипептидные цепи, но и небелковую часть (кофактор), присоедененную к апопротеину слабыми или ковалентными связями. Функции белков: ферментативная, рецепторная, транспортная, сократительная (двигательная), структурная (строительная), регуляторная, защитная. 3. Биосинтез белка — это многостадийный процесс синтеза и созревания белков, протекающий в живых организмах. В биосинтезе белка выделяют два основных этапа: синтез полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием молекул мРНК и тРНК (трансляция), и посттрансляционные модификации полипептидной цепи. Транскрипция – биосинтез РНК Стадии: • Инициация: 1 – узнавание РНК – полимеразой промотора – участок ДНК, являющийся местом начала транскрипции 2 – связывание с молекулой ДНК самой РНК – полимеразы, а также белков – факторов инициации транскрипции 3 – расплетение нитей ДНК под действием данного молекулярного комплекса • Элонгация: 1 –удаление факторов инициации и присоединение факторов элонгации 2 – синтез первичного РНК – транскрипта под действием РНК – полимеразы • Терминация: 1 – достижение РНК – полимеразой сайта терминации специфической последовательности нуклеотидов на матричной цепи ДНК 2 – удаление факторов элонгации и присоединение факторов терминации. 3 – отделение РНК – транскрипта от матрицы ДНК Трансляция – процесс биосинтеза белка, в ходе которого информация в виде последовательности нукл. мРНк переводится (транслируется) в последовательность аминокислот белка. Транспортная РНК, тРНК — рибонуклеиновая кислота, функцией которой является транспортировка аминокислот к месту синтеза белка. В каждой молекуле тРНК есть участки цепи, не участвующие в образовании водородных связей между нуклеотидными остатками. В состав нуклеотидов тРНК входят минорные основания. Активация аминокислот представляет собой реакцию присоединения аминокислоты к транспортной РНК перед вступлением в процесс трансляции. Данная реакция является промежуточной в процессе соединения аминокислоты с молекулой АТФ Билет - 5 Катализаторы – в-ва, ускоряющие протекание хим. Реакций. Катализаторы белковой природы – ферменты. Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования последовательности аминокислотных остатков в составе белков при помощи последовательности нуклеотидов в составе нуклеиновой кислоты. Гистоны — обширный класс ядерных белков, выполняющих две основные функции: они участвуют в упаковке нитей ДНК в ядре и в эпигенетической регуляции таких ядерных процессов, как транскрипция, репликация и репарация. Существует пять различных типов гистонов H1/Н5, H2A, H2B, H3, H4. Небольшие белки с высоким содержанием лизина и аргинина. 2. Репликация ДНК – это процесс копирования дезоксирибонуклеиновой кислоты, который происходит в процессе деления клетки. При этом генетический материал, зашифрованный в ДНК, удваивается и делится между дочерними клетками. Инициация: 1 – узнавание РНК – полимеразой промотора – участок ДНК, являющийся местом начала транскрипции 2 – связывание с молекулой ДНК самой РНК – полимеразы, а также белков – факторов инициации транскрипции 3 – расплетение нитей ДНК под действием данного молекулярного комплекса • Элонгация: 1 –удаление факторов инициации и присоединение факторов элонгации 2 – синтез первичного РНК – транскрипта под действием РНК – полимеразы Репликация ДНК. А. Вилка репликации. Новая нить ДНК синтезируется только в направлении от 5'- к З'-концу. Каждая из двух нитей ДНК служит матрицей для синтеза новой нити. Так как родительские нити антипараллельны, то непрерывная репликация ДНК происходит в направлении 5' -> 3' только на одной нити, которая называется ведущей (лидирующей). Б. Синтез новой цепи на отстающей нити требует постоянного образования новых затравок для начала репликации и осуществляется небольшими сегментами по 1000—2000 нуклеотидов в каждом (фрагменты Оказаки). Заправки представляют собой короткие последовательности РНК, которые синтезируются при участии РНК-полимеразы (праймазы). Затравки деградируют после завершения синтеза следующего фрагмента Оказаки. Образованные соседние фрагменты ДНК соединяются ДНК-лигазой. В. Показано, как происходит движение репликативной вилки. Топоизоме-раза удаляет супервитки спирали, хеликаза обеспечивает раскручивание двойной спирали, белок SSB обеспечивает стабильность одноцепочечной ДНК Совокупность событий, обеспечивающих деление эукариотических клеток, называют клеточным циклом. Циклинзависимые киназы, связывающие циклин, переходят в активную форму и могут фосфорилировать специфические белки, например факторы транскрипции, белки – ингибиторы факторов транскрипции, которые регулируют синтез ферментов, обеспечивающих репликацию. 3. Ферменты – катализаторы белковой природы. Поскольку ферменты - белковые молекулы, следовательно, они обладают всеми свойствами, характерными для белков. В то же время они имеют особенности строения, характеризующие их как катализаторы. 1 - Специфичность - наиболее важное свойство ферментов, определяющее биологическую значимость этих молекул. Различают субстратную и каталитическую специфичности фермента, определяемые строением активного центр 2 - Каталитическая эффективность 3 - конформационная лабильность - способность к небольшим изменениям нативной конформации вследствие разрыва слабых связей. Поэтому воздействие денатурирующих агентов, способных изменять конформацию молекулы фермента, приводит к изменению конформации активного центра и снижению способности присоединять субстрат. В результате этого уменьшается каталитическая эффективность фермента. 4 - Способность ферментов к регуляции Активность ферментов в клетке зависит от количества молекул субстрата, продукта, наличия кофакторов и коферментов. Действие ферментов в клетке, как правило, строго упорядочено: продукт одной ферментативной реакции является субстратом другой, образуя таким образом "метаболические пути". Билет – 6 1. Липи́ды (от др.-греч. λίπος — жир) — обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Содержатся во всех живых клетках[1]. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах[2]. Также липиды образуют энергетический резерв организма, участвуют в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов, защищают различные органы от механических воздействий и др.[1] К липидам относят некоторые жирорастворимые вещества, в молекулы которых не входят жирные кислоты, например, терпены, стерины. Многие липиды — продукты питания, используются в промышленности и медицине Процессинг РНК — стадия отвечающая за реализацию генетической информации у про- и эукариот. ПРОКАРИОТЫ. У прокариот синтез белка рибосомой (трансляция) пространственно не отделён от транскрипции и может происходить ещё до завершения синтеза мРНК РНК-полимеразой. Полуконсервативность синтеза ДНК В результате репликации образуются две двойные дочерние спирали, каждая из которых сохраняет (консервирует) в неизменном виде одну из половин материнской ДНК. Вторые цепи дочерних молекул синтезируются из нуклеотидов заново по принципу комплементарности к нитям материнской ДНК. 2. АТФ является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах. Митохондрия - это единственный источник энергии клеток. Расположенные в цитоплазме каждой клетки, митохондрии сравнимы с «батарейками», которые производят, хранят и распределяют необходимую для клетки энергию. Энергия АТФ используется клеткой для выполнения трех важнейших функций: (1) транспорта веществ через многочисленные мембраны клетки; (2) синтеза веществ в разных участках клетки; (3) механической работы. Часть энергии, высвобождаемая в результате катаболизма, может запасаться в виде химическиъ связей, называемых макроэргическими. 3.Фолдинг белка - процесс формирования функционально активной конформации белка. Это энергетически выгодная форма белка . Билет 7 АТФ - это сокращенное название аденозинтрифосфорной кислоты АТФ является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах. Теломераза — фермент, добавляющий особые повторяющиеся последовательности ДНК (TTAGGG у позвоночных) к 3'-концу цепи ДНК на участках теломер, которые располагаются на концах хромосом в эукариотических клетках. Теломеры содержат уплотнённую ДНК и стабилизируют хромосомы. Трансляция – процесс биосинтеза белка, в ходе которого информация в виде последовательности нуклеотидов мРНК переводится в последовательность аминокислот белка.  3.  Репликация (в ядре клетки) – синтез дочерней молекулы ДНК на матрице материнской молекулы ДНК, основанной на принципе комплементарности азотистых оснований, происходит в S-фазу клеточного цикла. Механизм репликации – полуконсервативный. В результате репликации образуются 2 новые молекулы ДНК, в каждой из них – 1-я цепь «материнская», 2-я – «дочерняя». Этапы репликации: 1) инициация, 2) элонгация, 3) терминация. Субстратами и источниками энергии, необходимыми для репликации, являются д-АТФ, д-ГТФ, д-ЦТФ, д-ТТФ, матрицей — двухспиральная молекула ДНК. Ферментами репликативного комплекса являются ДНК-полимераза, ДНК-лигаза, эндонуклеаза, ДНК-раскручивающие белки. Кофакторами служат Mg2+. 2. Репарация (в ядре клетки) — устранение повреждений молекулы ДНК, вызванных эндогенными и экзогенными факторами. Для репарации необходима одна неповрежденная цепь ДНК. Этапы репарации: 1) узнавание места повреждения и разрыв 3'-5'-фосфодиэфирных связей, 2) удаление поврежденных мононуклеотидов, 3) биосинтез нового фрагмента по принципу ком-плементарности, 4) связывание нового участка ДНК со старой цепью. Ферменты репарации: эндонуклеаза, экзонуклеаза, ДНК-полимераза репарирующая, ДНК-лигаза. Субстратами и источниками энергии являются д-АТФ, д-ГГФ, д-ТТФ, д-ЦТФ. Репарация не происходит, если: 1) отсутствуют ферменты репарации или имеются в недостаточном количестве, 2) повреждаются комплементарные азотистые основания во второй цепи ДНК. При нарушении репарации возникают наследственные заболевания, онкозаболевания, происходит преждевременное старение клетки. 3. Транскрипция — биосинтез молекул РНК на матрице ДНК, локализован в ядре клетки, идет постоянно, независимо от цикла клетки. Субстратами и источниками энергии для биосинтеза РНК являются: АТФ, ГТФ, УТФ, ЦТФ. Ферментом транскрипции является РНК-полимераза ДНК-зависимая. Кофакторами являются Mg2+. Этапы транскрипции: 1) инициация, 2) элонгация, 3) терминация. Транскрипция осуществляется по правилу комплементарности в направлении 3'-5' со скоростью 40-50 нуклеотидов в 1 сек. Созревание РНК (процессинг) происходит в ядре вне матрицы под действием РНК-аз, затем зрелая РНК выходит из ядра с помощью транслоказ. Регуляция транскрипции. Теория оперона. Оперон — участок ДНК, кодирующий строение одного вида белков, содержащий регуляторную зону, контролирующую синтез этих белков. Регуляция транскрипции мРНК включает индукцию и репрессию генов. Оперон состоит из гена-регулятора, гена-промотора, гена-оператора, структурных генов. Индукция — «включение» процесса транскрипции. Транскрипция возможна, если ген-оператор не связан с белком-регулятором. В этом случае РНК-полимераза присоединяется к гену-промотору и начинает синтез РНК, комплементарной структурным генам (мРНК). Репрессия — «выключение» транскрипции, когда ген-оператор связан с белком-регулятором и РНК-полимераза не имеет возможности присоединиться к гену-промотору. Сродство белка-регулятора к гену-оператору может меняться при взаимодействии его с эффекторами. Индукторами транскрипции служат субстраты метаболических путей, репрессорами, как правило, являются конечные продукты метаболических путей. Роль индукторов и репрессоров могут играть гормоны.  8 билет Промотор — в генетике это последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как стартовая площадка для начала специфической, или осмысленной, транскрипции. Ферме́нты, или энзи́мы (от лат. fermentum, греч. ζύμη, ἔνζυμον — закваска) — обычно белковые молекулы или молекулы РНК (рибозимы) или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах Метаболический путь – это последовательность реакций, в которых продукт одной реакции является субстратом для другой. Метаболизм – это совокупность биохимических процессов, протекающих в клетке и обеспечивающих ее жизнедеятельность. Клеточный метаболизм складывается из двух противоположно направленных процессов: энергетического метаболизма и конструктивного метаболизма. Промежуточные или конечные продукты, образующиеся в соответствующей последовательности ферментативных реакций, в результате которой разрушается или синтезируется ковалентно связанный скелет конкретной биомолекулы, называют метаболитами. Энергетический метаболизм (катаболизм) – это совокупность реакций окисления различных восстановленных органических и неорганических соединений, сопровождающихся выделением энергии, аккумулируемой клеткой в форме фосфатных связей. Конструктивный метаболизм (анаболизм) – это совокупность реакций биосинтеза, в результате которых за счет веществ, поступающих извне, и промежуточных продуктов (амфиболитов), образующихся при катаболизме, синтезируется вещество клеток. Этот процесс связан с потреблением свободной энергии, запасенной в молекулах АТФ или других богатых энергией соединениях. Митохондрии являются "энергитическими станциями клетки", в них происходит кислородное дыхание – пировиноградная кислота окисляется до углекислого газа и воды, при этом образуется энергия, которая запасается в АТФ. Рибосома(от «РНК» и soma – тело) – клеточный немембранный органоид, осуществляющий трансляцию (считывание кода мРНК и синтез полипептидов). Рибосомы эукариот расположены на мембранах эндоплазматической сети (гранулярная ЭС) и в цитоплазме. Прикрепленные к мембранам рибосомы синтезируют белок «на экспорт», а свободные рибосомы – для нужд самой клетки. Различают 2 основных типа рибосом – прокариотные и эукариотные. В митохондриях и хлоропластах также имеются рибосомы, которые близки к рибосомам прокариот. Рибосома состоит из двух субъединиц – большой и малой. У прокариотических клеток они обозначены 50S и 30S субъединицы, у эукариотических – 60S и 40S. (S – коэффициент, который характеризует скорость осаждения субъединицы при ультрацентрифугировании). Субъединицы эукариотических рибосом образуются путем самосборки в ядрышке и через поры ядра поступают в цитоплазму. Рибосомы в клетках эукариот состоят из четырех нитей РНК (три молекулы рРНК в большой субъединице и одна молекула рРНК – в малой) и примерно 80 разных белков, т.е представляют собой сложнейший комплекс из молекул, скрепленных слабыми, нековалентными связями. (Рибосомы в клетках прокариот состоят из трех нитей РНК; две нити рРНК находятся в большой субъединице и одна рРНК – в малой). Процесс трансляции (биосинтеза белка) начинается со сборки активной рибосомы. Этот процесс называется инициацией трансляции. Сборка происходит строго упорядоченным образом, что обеспечивается функциональными центрами рибосом. Все центры находятся на контактирующих поверхностях обеих субъединиц рибосомы. Каждая рибосома работает как большая биохимическая машина, а точнее, как суперфермент, который, во-первых, правильно ориентирует участников (мРНК и тРНК) процесса друг относительно друга, а во-вторых, катализирует реакции между аминокислотами. Активные центры рибосом: 1)центр связывания мРНК (М-центр); 2) пептидильный центр (П-центр). С этим центром в начале процесса трансляции связывается инициирующая тРНК; на последующих стадиях трансляции из А-центра в П-центр перемещается тРНК, удерживающая синтезированную часть пептидной цепи; 3)аминокислотный центр (А-центр) – место связывания кодона мРНК с антикодоном тРНК, несущей очередную аминокислоту. 4)пептидилтрансферазный центр (ПТФ-центр): он катализирует реакцию связывания аминокислот. При этом образуется еще одна пептидная связь, и растущий пептид удлиняется на одну аминокислоту. Полисома, или полирибосома (англ. Polysome, Polyribosome) — несколько рибосом, одновременно транслирующих одну молекулу мРНК. 9 билет 1. 1. АТФ - это сокращенное название аденозинтрифосфорной кислоты.АТФ является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах. Альтернативный сплайсинг- это образование разных мРНК из одной и той же пре-мРНК, синтезированной с одного гена. Это достигается благодаря комбинированию порядка и количества экзонов. Нуклеосома — это структурная часть хромосомы, образованная совместной упаковкой нити ДНК с гистоновыми белками H2А, H2B, H3 и H4. Нуклеотиды – это природные соединения, состоящие из 1) остатков азотистого нуклеинового основания, 2) углеводного остатка и 3) фосфатной группы. Аминокисло́ты (аминокарбо́новые кисло́ты; АМК) — органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы. Аминокислоты могут рассматриваться как производные карбоновых кислот, в которых один или несколько атомов водорода заменены на аминогруппы. Углево́ды — органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Липи́ды (от др.-греч. λίπος — жир) — обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов Реплика́ция ДНК — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. В ходе последующего деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение. Репликацию ДНК осуществляет сложный ферментный комплекс, состоящий из 15—20 различных белков, называемый реплисомой. 7. Инициация репликации. Факторы инициации. Ферменты репликации Процесс репликации начинается в определенных участках, которое получило название точка ori. Репликация осуществляется либо в одном либо в двух направлениях. Сначала формируется репликационный участок( глазок) в котором происходит локальное разделение ДНК. Эти участки богаты А,Т парами. В дальнейшем репликационный глазок увеличивается и образуется репликационная вилка. Она образуется в результате раскручивания цепи ДНК,в результате образуется одноцепочные нити, которые служат матрицей для дочерних молекул. Для того чтобы эти участки оставались одноцепочными и выпремленными в клетке существуют специальные белки SSB, которые специф. Связываются с 1 цепью белка растягивая ее и делая доступными основаниям. Как уже отмечалось, принцип комплементарности, заложенный в структуре двойной спирали ДНК, определяет возможность самокопирования генетического материала. Как и большинство других биологических процессов, репликация ДНК обеспечивается координированной работой ряда ферментов. Важнейшие из них: ДНК-топоизомеразы, обеспечивающие локальное расплетание ДНК, необходимое для инициации ее репликации и образование одиночных цепей, служащих матрицами для вновь синтезируемых дочерних молекул. Расплетенная замкнутая кольцевая молекула под действием фермента ДНК-гиразы образует сверхскрученную форму с большим запасом свободной энергии, расходуемой затем в ходе репликации; ДНК-полимеразы, катализирующие добавление нуклеотидов к З'ОН концу цепи ДНК; ДНК-лигазы, сшивающие сахарофосфатный конец молекулы. Изучение ферментологии репликации ДНК было начато А. Корнбергом (1957), выделившим из Е.Coli ДНК-полимеразу . 8. Элонгация репликации. Днк - топоизомераза, днк - затравка, днк - полимераза. Разрыв водородных связей происходит с помощью специальных ферментов геликаза для того чтобы репликация могла происходит быстро и репликационная вилка могла продвигаться вперед, хромосома не должна быстро раскручиваться. Для длинных хромосом это потребовало большего затрата энергии. Для решения этой проблемы в клетке существуют специальные ферменты, способные вводить временный разрыв одной цепи ДНК. Если разрывается одна цепь – топоизомераза 1,если две цепи – топоизомераза 2. Топоизомер 1 способен ввести временный разрыв, снимается супернапряжение. Этот же фермент способен заменить разорванные концы. Толоизомер 2 работает быстрее поскольку способен разорвать 2 цепи. Основной фермент разрыва цепей является ДНК-полимераза. у эукариот 3,у прокариот 5. ДНК –полимераза не способна присоединят нуклеотиды ДНК заново. Для того чтобы ДНК полимераза могла заново присоединять ей требуется спаренный 3 шрихгидроксильный конец (спаренного основания). Для того чтобы получить 3 штрихгидроксильный конец в клетке имеется фермент- проймаза. Проймаза строит небольшой примерно 10 нуклеотидов участок 2ой цепи,который называется затравкой или праймер. Когда в молекуле ДНК появляется затравка ,ДНк полимераза начинает наращивать дочернюю цепь в направлаении 5штих 3штрих. Эта цепь растет непрерывно и называется лидирующей . В связи с антипаралллельной репликации цепи возникает проблема репликаций второй цепи. Должно 3штрих-5штрих! Но ДНК полимераза которая способна присоединить молекулу с 5штрих конца не существует. Предполагают что надо отщеплять фосфат. В 1960 году Оказаки обнаружил что в области репликативной вилки какое – то время образуется и существует небольшие ферменты ДНК. Синтез 2ой цепи осуществляется за счет этих ферментов ( ф оказаки). Синтез осуществляется ДНК полимераза и для ее работы необходима затравка. Эти затравки будут синтезироваться на матрице для ее второй цепи. 9. Элонгация репликации. Лидирующая и отстающая цепи. Фрагменты Оказаки. РНК - затравка. Поскольку две цепи дуплекса ДНК антипараллельны, синтез комплементарных им нитей должен в одном случае идти в направлении 5'-3', а в другом - в направлении 3'-5. Первая нить называется лидирующей, вторая- запаздывающей. Как отмечалось, все известные ДНК-полимеразы нуждаются для своей активности в свободном З'ОН-конце, к которому они присоединяют нуклеотиды. В результате происходит рост цепи ДНК в направлении 5'-3'. Как же в таком случае осуществляется синтез цепи ДНК в направлении 3'-5'? Предполагалось, что для этого необходима какая-то особая ДНК-полимераза. Оказалось, однако, что синтез 3'-5'-цепей носит прерывистый характер. Он осуществляется комплексом ферментов, называемым праймосомой, в состав которого входит обычная ДНК-полимераза, синтезирующая сравнительно короткие (длиной 100-200 нуклеотидов у эукариот и 1000-2000 нуклеотидов у Е.ColiН) фрагменты ДНК в направлении 5'-3. Синтез каждого такого фрагмента инициируется РНК-затравкой длиной около 10 нуклеотидов. После удаления РНК- затравки и завершения синтеза ДНК на освободившихся участках, эти фрагменты, названные по имени открывшего их японского ученого Оказаки, объединяется между собой ДНК-лигазой. Такой, казалось бы, вынужденный способ синтеза ДНК у некоторых организмов осуществляется на обеих цепях, т.е и тогда, когда в принципе в нем нет необходимости. Билет – 10 1. Биополимеры – важнейшие информационные макромолекулы клетки. Предел Хейфлика — число делений соматических клеток от первого деления до её смерти клетки (апоптоза) — равен примерно 52 делениям для клеток человеческого организма. Для клеток разных тканей предел Хейфлика может быть как больше так и меньше 52 делений. РНК-полимераза — фермент, осуществляющий синтез молекул РНК. 2. Метаболический путь – это последовательность реакций, в которых продукт одной реакции является субстратом для другой. Метаболизм – это совокупность биохимических процессов, протекающих в клетке и обеспечивающих ее жизнедеятельность. Клеточный метаболизм складывается из двух противоположно направленных процессов: энергетического метаболизма и конструктивного метаболизма. Промежуточные или конечные продукты, образующиеся в соответствующей последовательности ферментативных реакций, в результате которой разрушается или синтезируется ковалентно связанный скелет конкретной биомолекулы, называют метаболитами. Энергетический метаболизм (катаболизм) – это совокупность реакций окисления различных восстановленных органических и неорганических соединений, сопровождающихся выделением энергии, аккумулируемой клеткой в форме фосфатных связей. Конструктивный метаболизм (анаболизм) – это совокупность реакций биосинтеза, в результате которых за счет веществ, поступающих извне, и промежуточных продуктов (амфиболитов), образующихся при катаболизме, синтезируется вещество клеток. Этот процесс связан с потреблением свободной энергии, запасенной в молекулах АТФ или других богатых энергией соединениях. 3. Трансляция – процесс биосинтеза полипептидных белков в живых клетках. Трансляция (от англ. translation – перевод) – перевод генетической информации, заключённой в мРНК, в линейную последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Этот перевод осуществляется посредством генетического (биологического) кода. ) 1)Стадия инициации .Чтобы начать синтез, нужно создать комплекс , в который будут входить все необходимые элементы : - матричные РНК своим первым триплетом (метионин) -факторы инициации (чтобы метионин в малый отдел субъединицы вошел) -Процесс энергозависимый(молекулы ГТФ) -2 белковых фактора инициации IF-1 ,IF-3 связываются с субъединицей 30S(малой субъединицей рибосомы).Затем IF 2 образует комплекс ГТФ ,что облегчает связывание 30S-субъединицы с мРНК и прикрепление к тРНК к инициирующему кодону. У эукариот инициирующий кадон- метионин .Потом большая субъединица-50S присоединяется к комплексу. Идет освобождение факторов инициации и гидролиз ГТФ до ГДВ и неорганического фосфата .Таким образом, 30S+ 50S+ инициирующий комплекс ,содержащий тРНК - метионин в тРНК связывающем участке ,называется пептидным участком. 2)Элонгация трансляции Рибосома содержит 2 функциональных участка для взаимодействия с тРНК : Аминоациальный(АКЦЕПТОРНЫЙ) и пептидный( ДОНОРНЫЙ). Аминоацил-т-РНК попадает в акцепторный участок рибосомы и взаимодействует с образованием водородных связей между триплетами кодона и антикодона. После образования водородных связей система продвигается на 1КОДОН и оказывается в донорном участке .Одновременно с освободившемся акцепторном участке оказывается новый кодон, и к нему присоединяется соответствующий аминоацил-т-РНК. Пептидилтрансферазный участок рибосомы переносит аминокислоту из донорного участка в аминоацильный , и между аминокислотами образуется ПЕПТИДНАЯ СВЯЗЬ. При этом образуется н-пептидил-т-РНК. Она перемещается в донорный участок вместе с триплетом мРНК. Комплекс «делает шаг» вперед. Далее цикл повторяется. 3)Терминация трансляции Секвенируя цепь мРНК по триплетам и соответственно удлиняя полипептидную цепь, транслирующая рибосома доходит до конца кодирующей последовательности и встречается с одним из трех триплетов ,не кодирующих аминокислоты и обозначаемых как стоп-кодоны, или кодоны терминации – UAG, UAA или UGA.В результате завершающей транслокации полипетидил-тРНК оказывается связанной с последним значащим триплетом в Р-участке рибосомы, а в А-участке устанавливается кодон терминации. В клетке нет аминоцил-т-РНК ,способных комплементарно связываться с терминирующим кодоном, и потому А-участок не заполняется обычным акцепторным субстратом ,каковым является аминоацил-тРНК. Вместо этого в дело вступают специальные белки ,называемые факторми терминации , или факторами освобождения. Один из них, RF1 , взаимодействует непосредственно с кодоном терминации в А-участке, а другой,RF3 ,при содействии первого и с участием ГТФ – с большей субчастицей рибосомы .Результатом связывания этих факторов с рибосомой происходят реакции ,приводящие к отделению вновь синтезированной мРНК из рибосомы. |