Транспортные РНК (тРНК) транспортируют необходимые аминокислоты к месту синтеза белка.
Матричные РНК (мРНК/иРНК) содержат информацию о первичной структуре белка, синтезируются с ДНК, после, в свою очередь, используются для синтеза белка.
Рибосомальные РНК (рРНК) входят в состав рибосом.
Краткая характеристика этапов биосинтеза ДНК.
Репликацию можно разделить на 4 этапа: образование репликативной вилки (инициация), синтез новых цепей (элонгация), исключение праймеров, завершение синтеза двух дочерних цепей ДНК (терминация).
Инициация репликации
Образование репликативных вилок:
ДНК-топоизомераза I разрывает фосфоэфирную связь в одной из цепей двойной спирали, раскручивая тем самым спираль..
Разрыв водородных связей в двухцепочечной молекуле ДНК осуществляет ДНК-хеликаза.
В поддержании участка ДНК в раскрученном состоянии участвуют SSB-белки.
Элонгация
Репликация ДНК осуществляется ДНК-зависимыми ДНК-полимеразами. Субстратами и источниками энергии для синтеза продукта служат 4 макроэргических соединения - дезоксирибонуклеозидтрифосфаты дАТФ, дГТФ, дЦТФ и дТТФ. Синтез цепей ДНК происходит в направлении 5'→3' растущей цепи, т.е. очередной нуклеотид присоединяется к свободному 3'-ОН-концу предшествующего нуклеотидного остатка. Синтезируемая цепь всегда антипараллельна матричной цепи. В ходе репликации образуются 2 дочерние цепи, представляющие собой копии матричных цепей.
В каждой репликативной вилке идёт одновременно синтез двух новых (дочерних) цепей. Направление синтеза цепи ДНК совпадает с направлением движения репликативной вилки лишь для одной из вновь синтезируемых цепей (лидирующая цепь). На второй матричной цепи синтез дочерней ДНК происходит прерывисто, короткими фрагментами, которые называют "фрагменты Оказаки".
Напишите формулами реакцию образования фумарилацетоуксусной кислоты из гомогентизиновой кислоты
 (3) – диоксигеназа гомогентезиновой кислоты
Обмен триптофана (кинурениновый путь писать в виде схемы).
В физиологических условиях более 95% триптофана окисляется по кинурениновому пути и не более 1% – по серотониновому. Серотонин в организме подвергается окислительному дезаминированию с образованием индолилуксусной кислоты, которая выделяется с мочой. I — кинурениновый (КПОТ), II — серотониновый, III — триптаминовый.
Какие заболевания возникают при нарушении обмена фенилаланина и тирозина? Укажите биохимические дефекты.
Фенилкетонурия
Превращение Фен в Тир катализируется фенилаланингидроксилазой. Его девект приводит к заболеванию фенилкетонурия (ФКУ), при котором резко повышается концентрация фенилпирувата и фениллактата в моче.
Тирозинемии
Тирозинемия типа 1 (тирозиноз). Причиной заболевания является, вероятно, дефект фермента фумарилацетоацетатгидролазы, катализирующего расщепление фумарилацетоа-цетата на фумарат и ацетоацетат.
Алкаптонурия
Причина заболевания - дефект диоксигеназы гомогентизиновой кислоты. Для этой болезни характерно выделение с мочой большого количества гомогентизиновой кислоты, которая, окисляясь кислородом воздуха, образует тёмные пигменты алкаптоны.
Альбинизм
Причина метаболического нарушения - врождённый дефект тирозиназы. Этот фермент катализирует превращение тирозина в ДОФА в меланоцитах. В результате дефекта тирозиназы нарушается синтез пигментов меланинов.
Болезнь Паркинсона
Снижена активность тирозингидроксилазы, ДОФА-декарбоксилазы.
Депрессивные состояния часто связаны со снижением в нервных клетках содержания дофамина и норадреналина.
Гиперсекреция дофамина в височной доле мозга наблюдается при шизофрении.
Перечислите пути обезвреживания аммиака в организме.
Основной реакцией связывания аммиака, протекающей во всех тканях организма, является синтез глутамина под действием глутамин-синтетазы:
В клетках кишечника под действием фермента глутаминазы происходит гидролитическое освобождение амидного азота в виде аммиака.
Около 5% образовавшегося аммиака удаляется в составе фекалий, небольшая часть через воротную вену попадает в печень, остальные
90% выводятся почками.
В почках также происходит гидролиз глутамина под действием глутаминазы с образованием аммиака. Образующийся аммиак нейтрализует кислые продукты обмена и в виде аммонийных солей экскретируется с мочой.
Ещё одной реакцией обезвреживания аммиака в тканях можно считать синтез аспарагина под действием аспарагинсинтетазы.
Наиболее значительные количества аммиака обезвреживаются в печени путём синтеза мочевины. В первой реакции процесса аммиак связывается с диоксидом углерода с образованием карбамоилфосфата, при этом затрачиваются 2 молекулы АТФ. Реакция происходит в митохондриях гепатоцитов под действием фермента карбамоилфос-фатсинтетазы I. Карбамоилфосфатсинтетаза II локализована в цитозоле клеток всех тканей и участвует в синтезе гшримидиновых нуклеотидов (см. раздел 10). Карбамоилфосфат затем включается в орнитиновый цикл и используется для синтеза мочевины.
Какое соединение выделяется с мочой при алкаптонурии?
Вопр.36
Напишите формулами реакцию образования из фенилаланина фенилпировиноградной кислоты.
Объясните связь между обменом белков, липидов и углеводов. Приведите конкретные примеры.
Проявляется в двух аспектах: наличие единых промежуточных продуктов обмена и во взаимопревращениях углеводов, жиров и белков (обратимость реакций).
Назовите экзогенные и эндогенные факторы, определяющие состояние белкового обмена у человека.
Вопрос 11.
Что такое альбуминурия (истинная, ложная, физиологическая, патологическая, почечная).
Протеинурия – выделение белка с мочой.
Истинная – дегенеративные процессы в мембранах почечных клубочков.
Ложная – примесь в моче большого количества эритроцитов и лейкоцитов.
Физиологическая – общая физическая нагрузка, употребление богатой белками пищи.
Патологическая – болезни почек, сердечные, ОРЗ, отравления.
Почечная – заболевая почек.
Напишите формулами реакцию образования гомогентизиновой кислоты из оксифенилпировиноградной кислоты.
(2) – оксифенилпируват карбоксилаза
Какова роль витамина В6 в обмене белков? Приведите конкретные примеры.
В6 – пиридоксальфосфат – кофермент аминотрансфераз.
Напишите реакции синтеза креатинина. Какова роль метионина в этом процессе?
   
Метионин – источник метильной группы.
Напишите реакцию обезвреживания фенола. Где и из чего образуется фенол?
Фенол – продукт гниения тирозина. 
Напишите схематично общие пути распада аминокислот в тканях до конечных продуктов. Напишите реакции распада аланина до конечных продуктов.
 
Напишите реакции синтеза пиримидиновых нуклеотидов (на примере УМФ). Как регулируется этот процесс?
Назовите свойства биологического кода.
Триплетность. Кодирующими элементами в шифровании аминокислотной последовательности действительно являются тройки нуклеотидов, или триплеты, которые получили название "кодоны".
Специфичность
Каждому кодону соответствует только одна определённая аминокислота. В этом смысле генетический код строго однозначен.
Вырожденность
в информационных молекулах включение в белок одной и той же аминокислоты определяют несколько кодонов.
Линейность записи информации
В ходе трансляции кодоны мРНК "читаются" с фиксированной стартовой точки последовательно и не перекрываются.
Универсальность
смысл кодовых слов одинаков для всех изученных организмов.
Колинеарность гена и продукта
У прокариотов обнаружено линейное соответствие последовательности кодонов гена и последовательности аминокислот в белковом продукте, или, как говорят, существует колинеарность гена и продукта.
Напишите реакцию синтеза дезокси-ТМФ, укажите фермент. Какова роль тетрагидрофолиевой кислоты в этом процессе.
Тетрагидрофолат – донор метильной группы.
Перечислите основные пути превращения безазотистого остатка аминокислот. Приведите конкретные примеры.
При недостатке глюкозы в организме фосфоенолпируват включается в глюконеогенез.
Аминокислоты, которые превращаются в пируват и промежуточные продукты ЦТК (α-КГ, сукцинил-КоА, фумарат) и образуют в конечном итоге оксалоацетат, могут использоваться в процессе глюконеогенеза. Такие аминокислоты относят к группе гликогенных аминокислот.
Некоторые аминокислоты в процессе катаболизма превращаются в ацетоацетат (Лиз, Лей) или ацетил-КоА (Лей) и могут использоваться в синтезе кетоновых тел. Такие аминокислоты называюткетогенными.
Ряд аминокислот используется и для синтеза глюкозы, и для синтеза кетоновых тел, так как в процессе их катаболизма образуются 2 продукта - определённый метаболит цитратного цикла и ацетоацетат (Три, Фен, Тир) или ацетил-КоА (Иле). Такие аминокислоты называют смешанными, или гликокетогенными.
Напишите реакции распада пиримидиновых нуклеотидов.
1 - дигидропиримидиндегидрогеназа; 2 - дигидропиримидинциклогидролаза; 3 - уреидопропионаза.
Назовите роль соляной кислоты желудочного сока.
См.вопрос 14
Дайте определение терминам “аминоацильный” и “пептидильный” центры.
В рибосоме есть 2 центра для присоединения молекул тРНК: аминоацильный (А) и пептидильный (Р) центры. В ходе трансляции центр А связывает аа-тРНК, строение которой определяет кодон, находящийся в области этого центра. Центр Р занимает пептидил-тРНК, т.е. тРНК, связанная с пептидной цепочкой, которая уже синтезирована.
Напишите формулами реакцию образования серотонина, укажите ферменты.
Первый фермент – фенилаланингидроксилаза.
Напишите реакции синтеза креатина, укажите ферменты. Где протекают эти реакции?
Синтез креатина идёт в 2 стадии с участием 3 аминокислот: аргинина, глицина и метионина. В почках образуется гуанидинацетат при действии глицинамидинотрансферазы.
Затем гуанидинацетат транспортируется в печень, где происходит реакция его метилирования.
Креатин с кровотоком переносится в мышцы и клетки мозга, где из него образуется высокоэнергетическое соединение - креатинфосфат.
Напишите реакции синтеза пиримидиновых нуклеотидов, укажите ферменты, катализирующие этот процесс. Объясните механизм регуляции.
Вопрос 53.
Нарушение обмена пуриновых нуклеотидов. Подагра.
Вопрос 30.
Какие аминокислоты инициируют синтез белка у прокариот и эукариот?
Метионин у эукариот. Формилметионин у прокариот (формилирование метионина необходимо для различения инициирующего первого метионина и метионина, включающегося в дальнейшей трансляции).
Напишите формулу 3-фосфоаденозин-5-фосфосульфат (ФАФС)
Представления о механизме биосинтеза белка.
В ходе синтеза белка прочтение информации мРНК идёт в направлении от 5'- к З'-концу, обеспечивая синтез пептида от N- к С-концу.
События на рибосоме включают этапы: инициации, элонгации и терминации.
Первоначально 40S субъединица рибосомы соединяется с комплексом, включающим Мет-тРНК, eIF-2 и ГТФ. Затем этот теперь уже более сложный комплекс связывается с 5'-концом мРНК при участии нескольких elF. Прикрепившись к мРНК, 40S субъединица начинает скользить по некодирующей части мРНК до тех пор, пока не достигнет инициирующего кодона AUG кодирующей нуклеотидной последовательности. Достигнув начала кодирующей последовательности мРНК, 40S субъединица останавливается и связывается с другими факторами инициации, ускоряющими присоединение 60S субъединицы за счёт гидролиза ГТФ.
По завершении инициации рибосома располагается на мРНК таким образом, что в Р-центре находится инициирующий кодон AUG с присоединённой к нему Мет-тРНК, а в А-центре - триплет, кодирующий включение первой аминокислоты синтезируемого белка. Включение каждой аминокислоты в белок происходит в 3 стадии, в ходе которых:
аа-тРНК каждой входящей в белок аминокислоты связывается с А-центром рибосомы;
пептид от пептидил-тРНК, находящейся в Р-центре, присоединяется к α-NH2-гpyппe аминоацильного остатка аа-тРНК А-центра с образованием новой пептидной связи;
удлинённая на один аминокислотный остаток пептидил-тРНК перемещается из А-центра в Р-центр в результате транслокации рибосомы.
Терминация трансляции наступает в том случае, когда в А-центр рибосомы попадает один из стоп-кодонов: UAG, UAA или UGA. К рибосоме присоединяются 2 фактора терминации. Один из них с помощью пептидилтрансферазного центра катализирует гидролитическое отщепление синтезированного пептида от тРНК. Другой за счёт энергии гидролиза ГТФ вызывает диссоциацию рибосомы на субъединицы.
Полипептидные цепи могут подвергаться структурным модификациям, либо будучи ещё связанными с рибосомами, либо после завершения синтеза – посттрансляционные изменения. Они включают удаление части полипептидной цепи, ковалентное присоединение одного или нескольких низкомолекулярных лигандов, приобретение белком нативной конформации.
Из каких аминокислот образуется меланин, пигмент кожи и волос?
Из тирозина или, через него, фенилаланина.
Какой терминальный триплет характерен для всех т-РНК в месте присоединения аминокислот?
Терминация трансляции наступает в том случае, когда в А-центр рибосомы попадает один из стоп-кодонов: UAG, UAA или UGA.
Напишите реакции образования креатинина из креатина, укажите ферменты. Где протекают эти реакции?
См. вопрос 50.
Назовите конечный продукт дезаминирования серина.
Напишите реакцию образования гиппуровой кислоты. Где протекает эта реакция?
Протекает в печени после приема бензойной кислоты. В составе гиппурата происходит выделение азота из организма.
Биосинтез ДНК, характеристика этапов.
Вопрос 38.
Обмен фенилаланинина и тирозина. Биохимические дефекты.
Вопрос 41.
Основное количество фенилаланина расходуется по 2 путям:
включается в белки;
превращается в тирозин.
Обмен тирозина значительно сложнее, чем обмен фенилаланина. Кроме использования в синтезе белков, тирозин в разных тканях выступает предшественником таких соединений, как катехоламины, тироксин, меланины, и катаболизируется до СО2 и Н2О.
Назовите компоненты белок-синтезирующей системы.
Необходимые компоненты
|
Функции
|
1 . Аминокислоты
|
Субстраты для синтеза белков
|
2. тРНК
|
тРНК выполняют функцию адаптеров. Они акцепторным концом взаимодействуют с аминокислотами, а антикодоном - с кодоном мРНК.
|
3. Аминоацил-тРНК синтетазы
|
Каждая аа-тРНК-синтетаза катализирует реакцию специфического связывания одной из 20 аминокислот с соответствующей тРНК
|
4.мРНК
|
Матрица содержит линейную последовательность кодонов, определяющих первичную структуру белков
|
5. Рибосомы
|
Рибонуклеопротеиновые субклеточные структуры, являющиеся местом синтеза белков
|
6. АТФ, ГТФ
|
Источники энергии
|
7. Белковые факторы инициации, элонгации, терминации
|
Специфические внерибосомные белки, необходимые для процесса трансляции (12 факторов инициации: elF; 2 фактора элонгации: eEFl, eEF2, и факторы терминации: eRF)
|
8. Ионы магния
|
Кофактор, стабилизирующий структуру рибосом
|
Биосинтез РНК.
Биосинтез РНК осуществляется ДНК-зависимыми РНК-полимеразами, определенными для каждого вида РНК.
Активация промотора происходит с помощью большого белка - ТАТА-фактора. Факторы инициации вызывают изменение конформации РНК-полимеразы и обеспечивают раскручивание примерно одного витка спирали ДНК, т.е. образуется транскрипционная вилка.
По мере продвижения РНК-полимеразы по матрице в направлении от 3'- к 5'-концу впереди неё происходит расхождение, а позади - восстановление двойной спирали ДНК.
Завершается синтез РНК в строго определенных участках матрицы - терминаторах (сайты терминации).
Первичные транскрипты мРНК подвергаются ряду ковалентных модификаций.
Модификация 5'-конца (кэпирование, присоединение N7-метилгуанозина)
Модификация 3'-конца (полиА-"хвост")
Сплайсинг первичных транскриптов мРНК (вырезание интронов)
Альтернативный сплайсинг первичных транскриптов мРНК (вырезание интронов и некоторых экзонов)
|
Скачать 1.23 Mb.