- •Вопрос 6. Структурная организация и свойства биологической мембраны.
- •Вопрос 11. Поверхностный аппарат клетки. Транспорт макромолекул.
- •Вопрос 15 . Поверхностный аппарат клетки. Транспорт макромолекул.
- •Вопрос 19. Система сигнализации: эндокринная, синоптическая. Роль медиаторов и гормонов.
- •Вопрос 20. Понятие о вторичных посредниках. Инозитолфосфатная система
- •Вопрос 21. Понятие о вторичных посредниках. Аденилатцеклазная система
- •Вопрос 24. Синаптическая передача нервного импульса.
- •Вопрос 30. Митохондрии. Организация потока энергии в клетке.
- •Вопрос 37. Лизосомы. Образование строение функция. Гетерогенность лизосом. Патологии лизосом.
- •Вопрос 38. Опишите путь секреторного белка от места синтеза белка до выхода из клетки.
- •Вопрос 40. Опишите путь макромолекулы от момента поступления её в клетку до момента усвоения.
- •Вопрос 41. Роль аг и эр в регенерации и обновлениях поверхностного аппарата клетки (пак)
- •Синтез в эндоплазматическом ретикулуме
- •Строение мышцы.
- •Вопрос 50:Морфология ядерных структур.
- •Вопрос 51. Роль ядерных структур в жизнедеятельности клетки
- •Вопрос 53. Ядро-система хранения, воспроизведение и реализации генетического материала.
- •Вопрос 54. Организация и свойства клеточного ядра.
- •Поток информации
- •Вопрос 57. Организация эу- и гетерохроматина. Структура и химия хромасаомы.
- •Вопрос 58. Уровни структурной организации хроматина
- •Вопрос 59. Первый уровень компактизации днк. Структурная роль нуклиосом. Нуклиосомы при репликации. Политенные хромосомы.
- •Вопрос 60. Второй и третий уровень организации хромотина.
- •Вопрос 62.Самовоспроизведение наследственного материала.
- •Вопрос 64. Способы записи генетической информации в молекуле днк. Биологический код и его ф-ции.
- •Вопрос 70. «Центральная догма»молекулярной биологии. Понятие об обратной транскрипции. Современные проблемы генной инжинерии.
- •Вопрос 71. Синтез белка в клетке. Генетический код. Функции и-,т-,р-рнк.
- •72.Особенности образования иРнк в клетках эу- и прокариот.
- •Основания и правила…
- •Вариации на тему.
- •Рибосома.
- •Подумаем…
- •73.Экспресся генетической информации у эукариот.
- •74.Экспресся генетической информации у прокариот.
- •75.Регуляция экспрессии генов у эукариот (на уровне транскрипции, процессинга и посттранскрипционном уровне).
- •76.Регуляция экспрессии генов у прокариот. Индукция синтеза катаболических ферментов (Lac-оперон).
- •77.Регуляция экспрессии генов у прокариот. Репрессия синтеза анаболических ферментов (trp-оперон).
- •3. Репрессия синтеза белков. Триптофановый и гистидиновый опероны
- •78.Общие принципы генетического контроля экспрессии генов.
- •79.Роль регуляторных белков в регуляции генной активности (репрессоры, активаторы).
- •80.Организация генома прокариот.
- •81.Организация генома эукариот.
- •82.Неклеточные формы жизни. Вирусы.
- •83.Цитологические основы бесполого размножения. Механизмы поддержания постоянства кариотипа поколений организмов и клеток.
- •84.Жизненный цикл клетки. Регуляция митотического цикла.
- •85.Нарушения клеточного цикла. Амитоз. Эндомитоз. Политения.
- •86.Бесполое размножение и его формы.
- •Размножение делением
- •Размножение спорами
- •87.Половое размножение. Регулярные и нерегулярные формы.
- •88.Цитологические основы полового размножения. Мейоз, как специфический процесс при формировании половых клеток.
- •89.Гаметогенез. Строение половых клеток.
- •90.Закономерности сперматогенеза у млекопитающих и человека.
- •91.Закономерности овогенеза у млекопитающих и человека.
- •Развитие половых клеток.
- •92.Оплодотворение, его формы и биологическая функция. Моно- и полиспермия.
- •93.Морфологические и функциональные особенности зрелых гамет млекопитающих и человека.
- •1.Общие св-ва и уровни организации генетического аппарата (геном, генотип, кариотип).
- •2.Ген – функциональная единица наследственности. Эволюция представлений о гене.
- •3.Особенности генома эукариот.
- •4.История изучения структуры гена.
- •5.Сравнительная хар-ка геномов прокариот и эукариот.
- •6.Регуляция экспрессии генов у эукариот.
- •7.Регуляция экспрессии генов у прокариот.
- •1. Теория оперона
- •8.Международная программа (геном человека).
- •Предпосылки
- •9.Организация генома человека.
- •10.Понятие о геномике и новый взгляд на эволюцию.
- •11.Экспериментальные доказательства генетической роли нуклеиновых кислот.
- •12.Химическая организация гена. Классификация генов по структуре и функциям.
- •13.Генетический полиформизм и разнообразие геномов человека.
- •14.Новый взгляд на эволюцию Homo sapiens.
- •15.Биохимическая уникальность человека. Гены предрасположенности.
- •16.Организация генома митохондрий. Митохондриальные болезни.
- •17.Общие принципы генетического контроля экспрессии генов.
- •18.Нейтральные мутации. Генетический полиморфизм.
- •19.Классификация генов человека по структуре и функциям.
- •20.Генетически модифицированные продукты. Польза или вред?
- •21.Организация геномов рнк- и днк- содержащих вирусы.
- •22.Признаки клеток, трансформированных опухолеродными вирусами.
- •24.Онкогенные вирусы. Жизненный цикл ретровирусов.
- •25.Роль вирусов в неопластической трансформации клеток.
- •26.Морфофизиологические особенности опухолевых клеток.
- •27.Использование новых технологий в создании генетической рекомбинации организмов (генотерапия, клеточная терапия).
- •Описание
- •28.Генная диагностика и генная терапия. Схема генной коррекции.
- •29. Генетическое тестирование. Генная и клеточная терапия.
- •30.Периоды онтогенеза человека. Пренатальное и постнатальное развитие.
- •31.Периоды онтогенеза человека (пренатальное развитие). Понятие о критических периодах.
- •32.Метод экстракорпорального оплодотворения (эко0. Об искусственном оплодотворении.
- •33.Закономерности развития зародыша. Мозаичный тип развития.
- •Мозаицизм, ограниченный плацентой
- •34 .Закономерности развития зародыша. Регулярный тип развития (эмбриональная индукция).
- •35.Молекулярные основы механизмов эмбрионального развития. Понятие о морфогенах и гомеозисных генах.
- •36.Понятие об эпигенетической изменчивости.
- •37.Молекулярные механизмы развития зародыша. Метилирование цитозина в днк – регуляция генной активности.
- •38. Введение в тератологию. Понятие о критических периодах.
- •39.Классификация тератогенов.
- •40.Периоды онтогенеза человека (постнатальное развитие).
- •41.Стволовые клетки и их использование в медицине.
- •42.Иерапевтическое клонирование. Понятие о стволовых клетках.
- •43.Клонирование и вопросы трансплантации.
- •44.Вопросы трансплантации. Виды трансплантации.
- •45.Дифференциация пола эмбриона. Развитие вторичных половых признаков.
- •46.Дифференциация мужской половой системы.
- •47.Дифференциация женской половой системы.
- •48.Развитие пола в онтогенезе. Балансовая теория определения пола (гипотеза Бриджеса). Переопределение пола в онтогенезе.
- •49.Хромосомная теория определения пола.
- •50.Роль наследственных и средовых факторов в опрелении половой принадлежности
- •51.Проблемы старения организма. Факторы старения. Долгожители. Преждевременное старение.
- •52.Современное представление о механизмах старения.
- •53.Общие понятия о генетическом материале и его свойствах. Роль ядра и цитоплазмы в наследственности и изменчивости.
- •54.Цитоплазматическая наследственность.
- •55.Этапы развития генетики.
- •56.Законы г.Менделя и их цитологическое обоснование.
- •57.Статистический характер законов г.Менделя. Условие их выполнения.
- •58.Наследование групп крови (аво – система) и резус-фактора у человека.
- •59.Количественная и качественная специфика проявления генов в признаках. Плейотропия, пенетрантность, экспрессивность, генокопии.
- •60.Сцепленное наследование. Эксперименты т.Моргана.
- •61.Наследование признаков, сцепленных с полом. Наследование признаков контролируемх х и у хромосомой человека. Явления истинного и ложного гермафродитизма.
- •62.Основные положения хромосомной теории наследственности. Генетические и цитологические карты хромосом.
- •64. Определение пола у организмов Переопределение пола.
- •65.Фенотип организма. Роль наследственности и среды в формировании фенотипа.
- •66.Модификационная изменчивость. Норма реакции.
- •Условная классификация модификационной изменчивости
- •Механизм модификационной изменчивости Окружающая среда как причина модификаций
- •Характеристика модификационной изменчивости
- •67.Рекомбинация наследственного материала в генотипе. Комбинативная изменчивость.
- •68.Мутационная изменчивость и её виды.
- •69.Соматические мутации. Понятие о клеточных клонах. Понятие о мозаицизме.
- •70.Генеративные мутации.
- •71.Виды мутаций. Спонтанные и индуцированные. Классификация мутагенов.
- •72.Геномные мутации. Болезни, связанные с нарушением количества аутосом.
- •Болезни, обусловленные нарушением числа аутосом (неполовых) хромосом
- •Болезни, связанные с нарушением числа половых хромосом
- •73. Геномные мутации. Болезни, связанные с нарушением количества половых хромосом.
- •75Геномные мутации у человека и их последствия. Болезни обмена веществ. Характеристика наиболее частых трисомий
- •76.Роль ферментов в клеточном метаболизме. Энзимопатии.
- •Углеводы
- •Нуклеотиды
- •77.Человек как специфический объект генетического анализа. Медико-генетическое консультирование и прогнозирование.
- •78.Мутации несовместимые с жизнью человека.
- •80.Причины гетероплоидии у человека.
- •81.Изменения нуклеотидных последовательностей днк. Генные мутации.
- •82.Изменение структурной организации хромосом. Хромосомные мутации.
- •83.Методы в генетике человека. Генеалогический метод. Принципы построения родословных и их типы.
- •84.Методы в генетике человека. Цитогенетические методы. Кариотип человека.
- •85.Кариотип человека. Денверская и Парижская Классификация хромосом.
- •86.Методы в генетике человека. Близнецовый метод.
- •87. Методы в генетике человека. Биохимический метод. Дерматоглифика.
- •88. Методы в генетике человека. Молекулярно-генетические методы (исследование днк). Генетическое тестирование. Генетическое прогнозирование.
- •89.Генетическая гетерогенность популяций в человеческом обществе. Популяционно-статистический метод.
- •1.Паразитизм, как биологический феномен. Специфика среды обитания паразитов.
- •2.Экологические основы выделения групп паразитов. Классификация паразитических форм животных.
- •3.Популяционный уровень взаимодействия паразитов и хозяев. Типы регуляции и механизмы устойчивости системы «паразит-хозяин».
- •4.Пути происхождения групп паразитов.
- •5.Пути морфо-физиологической адаптации к паразитическому образу жизни.
- •6. Понятие об трансмиссивных болезнях. Экологические основы их выведения.
- •7.Природноочаговые протозоонозы. Структура природного очага, основные эелементы (на примере лейшманиоза).
- •8.Природноочаговые гельминтозы. Структура природного очага, основные элементы.
- •9.Природноочаговые трансмиссивные инвазии и инфекционные болезни. Экологические основы и их выделения. Основные элементы природного очага.
- •10.Понятие об антропонозах, энтропозоонозах. Зоонозах.
- •12.Простейшие – полостные паразиты человека. Простейшие, обитающие в полостных органах, сообщающихся с внешней средой
- •Выделяют следующие группы простейших:
- •13.Виды малярийных плазмоидов, патогенное действие для человека. Лабораторная диагностика. Виды (формы) малярии
- •14.Дизентерийная амёба. Особенности строения, цикла развития, пути распространения, патогенное действие. Методы лабораторной диагностики.
- •15.Токсоплазма. Морфофункциональная характеристика: цикл развития, пути заражения, патогенное действие, методы лабораторной диагностики.
- •16.Понятие о гельминтах. Гео- и биогельминты.
- •17.Тип членистоногие. Эпидемиологическое значение клещей.
- •18.Тип членистоногих. Отряд Насекомые, имеющие эпидемиологическое значение.
- •19.Виды экологии: аутэкология, демэкология, синэкология. Понятие об экосистеме.
- •20.О преобразовании природной среды (4 направления). Охранные мероприятия. Красная книга. Национальные парки, заповедники, заказники.
- •21.О влиянии радиации на организм человека.
- •22.Вопросы радиационной безопасности человека. Последствия аварии на Чернобыльской аэс.
- •23.Факторы, влияющие на изменение климата.
- •Климатические изменения на Земле
- •24.Химическое и радиоактивное загрязнение окружающей среды. «Зелёные столицы» Европы.
- •25.Загрязнение окружающей среды. Альтернативные источники энергии.
- •26.Медико-биологические аспекты экологии человека. Проблема питания. Экологически чистые продукты. Генетически модифицированные продукты.
- •36.Клиническая классификация растений опасных для здоровья. Растения, действующие на ссс.
Вопрос 64. Способы записи генетической информации в молекуле днк. Биологический код и его ф-ции.
Первично все многообразие жизни обусловливается разнообразием белковых молекул, выполняющих в клетках различные биологические функции. Структура белков определяется набором и порядком расположения аминокислот в их пептидных цепях. Именно эта последовательность аминокислот в пептидах зашифрована в молекулах ДНК с помощью биологического (генетического) кода. Относительная примитивность структуры ДНК, представляющей чередование всего лишь четырех различных нуклеотидов, долгое время мешала исследователям рассматривать это соединение как материальный субстрат наследственности и изменчивости, в котором должна быть зашифрована чрезвычайно разнообразная информация.
В 1954 г. Г. Гамовым было высказано предположение, что кодирование информации в молекулах ДНК должно осуществляться сочетаниями нескольких нуклеотидов. В многообразии белков, существующих в природе, было обнаружено около 20 различных аминокислот. Для шифровки такого их числа достаточное количество сочетаний нуклеотидов может обеспечить лишь триплетный код,в котором каждая аминокислота шифруется тремя стоящими рядом нуклеотидами. В этом случае из четырех нуклеотидов образуется 43= 64 триплета. Код, состоящий из двух нуклеотидов, дал бы возможность зашифровать только 42= 16 различных аминокислот.
Полная расшифовка генетического кода проведена в 60-х гг. нашего столетия. Из 64 возможных триплетов ДНК 61 кодирует различные аминокислоты; оставшиеся 3 получили название бессмысленных, или «нонсенс-триплетов». Они не шифруют аминокислот и выполняют функцию знаков препинания при считывании наследственной информации. К ним относятся АТТ, АЦТ, АТЦ.
Обращает на себя внимание явная избыточность кода, проявляющаяся в том, что многие аминокислоты шифруются несколькими триплетами (рис. 3.6). Это свойство триплетного кода, названное вырожденностью,имеет очень важное значение, так как возникновение в структуре молекулы ДНК изменений по типу замены одного нукле-отида в полинуклеотидной цепи может не изменить смысла триплета. Возникшее таким образом новое сочетание из трех нуклеотидов кодирует ту же самую аминокислоту.
В процессе изучения свойств генетического кода была обнаружена его специфичность.Каждый триплет способен кодировать только одну определенную аминокислоту. Интересным фактом является полное соответствие кода у различных видов живых организмов. Такаяуниверсальностьгенетического кода свидетельствует о единстве происхождения всего многообразия живых форм на Земле в процессе биологической эволюции.
Незначительные отличия генетического кода обнаружены в ДНК митохондрий некоторых видов. Это не противоречит в целом положению об универсальности кода, но свидетельствует в пользу определенной дивергентности в его эволюции на ранних этапах существования жизни. Расшифровка кода в ДНК митохондрий различных видов показала, что во всех случаях в митохондриальных ДНК отмечается общая особенность: триплет АЦТ читается как АЦЦ, и поэтому из нонсенс-триплета превращается в шифр аминокислоты триптофана. Другие особенности являются специфичными для различных видов организмов. У дрожжей триплет ГАТ и, возможно, все семейство ГА кодирует вместо аминокислоты лейцина треонин. У млекопитающих триплет ТАГ имеет то же значение, что и ТАЦ, и кодирует аминокислоту метионин вместо изолейцина. Триплеты ТЦГ и ТЦЦ в ДНК митохондрий некоторых видов не кодируют аминокислот, являясь нонсенс-триплетами.
Наряду с триплетностью, вырожденностью, специфичностью и универсальностью важнейшими характеристиками генетического кода являются его непрерывностьинеперекрываемость кодонов при считывании.Это означает, что последовательность нуклеотидов считывается триплет за триплетом без пропусков, при этом соседние триплеты не перекрывают друг друга, т.е. каждый отдельный нуклеотид входит в состав только одного триплета при заданной рамке считывания (рис. 3.7). Доказательством неперекрываемости генетического кода является замена только одной аминокислоты в пептиде при замене одного нуклеотида в ДНК. В случае включения нуклеотида в несколько перекрывающихся триплетов его замена влекла бы за собой замену 2—3 аминокислот в пептидной цепи.
Вопрос №65 Уникальные свойства ДНК: самоудвоение, самовоспроизведение структур.
Процесс редупликации: раскручивание спирали молекулы - отделение одной цепи от другой на части молекулы ДНК - воздействие фермента ДНК-полимеразы на молекулу - присоединение к каждой цепи ДНК комплиментарных нуклеотидов - образование двух молекул ДНК из одной.
Молекула ДНК состоит из двух комплементарных цепей. Эти цепи удерживаются слабыми водородными связями, способными разрываться под действием ферментов. Молекула способна к самоудвоению (репликации), причем на каждой старой половине молекулы синтезируется новая ее половина. Репликация – это процесс самоудвоения молекулы ДНК, осуществляемый под контролем ферментов. На каждой из цепей ДНК, образовавшихся после разрыва водородных связей, при участии фермента ДНК-полимеразы синтезируется дочерняя цепь ДНК. Материалом для синтеза служат свободные нуклеотиды, имеющиеся в цитоплазме клеток. Биологический смысл репликации заключается в точной передаче наследственной информации от материнской молекулы к дочерним, что в норме и происходит при делении соматических клеток
ранскри́пция— процесс синтезаРНКс использованиемДНКв качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.
Транскрипция катализируетсяферментомДНК-зависимой РНК-полимеразой. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5'- к 3'- концу, то есть по матричной цепи ДНКРНК-полимеразадвижется в направлении 3'->5'[1]
Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации.
Вопрос №66.Матричный синтез как специфическое свойство живого.
Матричный cинтез. 1.Полимеризацияиполиконденсация, при которых строение образующегосяполимераи (или) кинетика процесса определяются другимимакромолекулами(матрицами), находящимися в непосредственном контакте смолекуламиодного или неск. мономеров и растущими цепями. Пример матричного синтеза в живой природе - синтез нуклеиновых кислот ибелков. в котором роль матрицы играют ДНК и РНК, а состав и порядок чередования звеньев в растущей (дочерней) цепи однозначно определяются составом и структурой матрицы.
Термин "матричный синтез " обычно используют при описании синтеза нуклеиновых кислот и белков. а при рассмотрении способов получения др. полимеров пользуются такими терминами, как матричные полиреакции, полимеризация,поликонденсация. Такой матричный синтез реализуется при условии хим. и стерич. соответствия (комплементарности) мономеров и растущей цепи, с одной стороны, и матрицы - с другой; при этом элементарные акты осуществляются междумономерамии растущимимакромолекулами(а такжеолигомерами- при матричной поликонденсации), связанными с матрицей.
Обычно мономеры и олигомеры обратимо связываются с матрицей достаточно слабыми межмолекулярными взаимодействиями - электростатическими, донорно-акцепторным и т.д. Дочерние цепи практически необратимо ассоциируют с матрицей ("узнают" матрицу) только после того, как достигнут некоторой определенной длины, зависящей от энергии взаимодействия между звеньями матрицы и дочерней цепи. "Узнавание" матрицы растущей цепью - необходимая стадия матричный синтез; дочерние цепи практически всегда содержат фрагмент или фрагменты, образовавшиеся по "обычному" механизму, т. е. без влияния матрицы. Скорость матричный синтез может быть выше, ниже или равна скорости процесса в отсутствие матрицы (кинетический матричный эффект).
Структурный матричный эффект проявляется в способности матрицы влиять на длину и химическое строение дочерних цепей (в том числе их стерическую структуру), а если в матричном синтезе участвуют два или более мономера - то также на состав сополимераи способ чередования звеньев.
Методом матричного синтеза получают полимер-полимерные комплексы, обладающие более упорядоченной структурой, чем поликомплексы, синтезируемые простым смешениемрастворов полимеров, а также поликомплексы, которые нельзя получить из готовых полимеров вследствие нерастворимости одного из них. Матричный синтез - перспективный метод получения новыхполимерных материалов.
Термин "матричный синтез " обычно используют при описании синтеза нуклеиновых кислот и белков. а при рассмотрении способов получения др. полимеров пользуются такими терминами, как матричные полиреакции, полимеризация, поликонденсация..
2. Химические реакции, в которых строение образующегося мономолекулярного органического соединения и (или) кинетика процесса определяется атомомметалла(так называемый темплатный синтез).
Атом металламожет входить в составсолиили комплексного соединения и выполнять в матричном синтезе различные функции. Он координирует молекулы и тем самым ориентирует их реагирующие фрагменты (так называемый кинетический эффект в матричном синтезе); в этом случае образование целевого продукта без участия в реакции атомаметаллавообще не происходит. Атомметалламожет связывать в комплекс только один из конечных продуктов, которые образуются в равновесной реакции (так называемый термодинамический эффект в матричном синтезе); образование целевого продукта может происходить и в отсутствие металла, однако под влиянием последнего выход реакции существенно возрастает. Часто оба эти механизма проявляются одновременно. Известны случаи, когда равновесная реакция осуществляется на стадии образования промежуточного продукта. Последний фиксируется в виде металлокомплекса, и дальнейшее превращение идет специфическим образом (так называемый равновесный эффект в матричном синтезе). Возможны и другие механизмы матричного синтеза.
Матричный синтез обычно используют для синтеза циклических соединений. Типичный пример матричного синтеза - получение коррина (промежуточного вещества в синтезе витамина В12)
Вотпрос №67 РНК виды РНК и их биологическая роль.
Рибонуклеи́новые кисло́ты(РНК) —нуклеиновые кислоты,полимерынуклеотидов, в состав которых входят остатокортофосфорной кислоты,рибоза(в отличие отДНК, содержащейдезоксирибозу) и азотистые основания —аденин,цитозин,гуаниниурацил(в отличие отДНК, содержащей вместо урацилатимин). Эти молекулы содержатся в клетках всех живыхорганизмов, а также в некоторыхвирусах
Клеточные РНК образуются в ходе процесса, называемого транскрипцией, то есть синтеза РНК на матрице ДНК, осуществляемого специальными ферментами —РНК-полимеразами. Затемматричные РНК(мРНК) подвергаютсясплайсингуи принимают участие в процессе, называемомтрансляцией. Трансляция — это синтезбелкана матрице мРНК при участиирибосом. Другие РНК после транскрипции подвергаются химическим модификациям, и после образования вторичной и третичной структур выполняют функции, зависящие от типа РНК.
Для одноцепочечных РНК характерны разнообразные пространственные структуры, в которых часть нуклеотидов одной и той же цепи спарены между собой. Некоторые высокоструктурированные РНК принимают участие в синтезе белка клетки, например, транспортные РНКслужат для узнаваниякодонови доставки соответствующихаминокислотк месту синтеза белка, арибосомные РНКслужат структурной икаталитическойосновой рибосом.
Однако функции РНК в современных клетках не ограничиваются их ролью в трансляции. Так малые ядерные РНКпринимают участие всплайсингеэукариотическихматричных РНКи других процессах.
Помимо того, что молекулы РНК входят в состав некоторых ферментов (например, теломеразы) у отдельных РНК обнаружена собственная энзиматическая активность, способность вносить разрывы в другие молекулы РНК или, наоборот, «склеивать» два РНК-фрагмента. Такие РНК называютсярибозимами.
Геномы ряда вирусовсостоят из РНК, то есть у них она играет роль, которую у высших организмов выполняет ДНК. На основании разнообразия функций РНК в клетке была выдвинута гипотеза, согласно которой РНК — первая молекула, которая была способна к самовоспроизведению в добиологических системах.
Матричная (информационная) РНК— РНК, которая служит посредником при передаче информации, закодированной в ДНК к рибосомам, молекулярным машинам, синтезирующимбелкиживого организма. Кодирующая последовательность мРНК определяет последовательность аминокислот полипептидной цепи белка[29]. Однако подавляющее большинство РНК не кодируют белок. Эти некодирующие РНК могут транскрибироваться с отдельных генов (например,рибосомальные РНК) или быть производными интронов[30]. Классические, хорошо изученные типы некодирующих РНК — это транспортные РНК (тРНК) и рРНК, которые участвуют в процессетрансляции[31]. Существуют также классы РНК, ответственные за регуляцию генов, процессинг мРНК и другие роли. Кроме того, есть и молекулы некодирующих РНК, способныекатализироватьхимические реакции, такие, как разрезание илигированиемолекул РНК[32]. По аналогии с белками, способными катализировать химические реакции — энзимами (ферментами), каталитические молекулы РНК называютсярибозимами.
Роль разных типов РНК в синтезе белка (по Уотсону)
Информация о последовательности аминокислот белка содержится в мРНК. Три последовательных нуклеотида (кодон) соответствуют одной аминокислоте. В эукариотических клетках транскирибированный предшественник мРНК или пре-мРНК процессируется с образованием зрелой мРНК. Процессинг включает удаление некодирующих белок последовательностей (интронов). После этого мРНК экспортируется изядрав цитоплазму, где к ней присоединяются рибосомы, транслирующие мРНК с помощью соединённых с аминокислотами тРНК.
В безъядерных клетках (бактериииархеи) рибосомы могут присоединяться к мРНК сразу после транскрипции участка РНК. И у эукариот, и у прокариот цикл жизни мРНК завершается её контролируемым разрушением ферментамирибонуклеазами[29].
Транспортные (тРНК) — малые, состоящие из приблизительно 80нуклеотидов, молекулы с консервативной третичной структурой. Они переносят специфические аминокислоты в место синтезапептидной связив рибосоме. Каждая тРНК содержит участок для присоединения аминокислоты и антикодон для узнавания и присоединения к кодонам мРНК. Антикодон образуетводородные связис кодоном, что помещает тРНК в положение, способствующее образованию пептидной связи между последней аминокислотой образованного пептида и аминокислотой, присоединённой к тРНК[30].
Рибосомальные РНК (рРНК) — каталитическая составляющая рибосом. Эукариотические рибосомы содержат четыре типа молекул рРНК: 18S,5.8S,28Sи5S. Три из четырёх типов рРНК синтезируются вядрышке. В цитоплазме рибосомальные РНК соединяются с рибосомальными белками и формируютнуклеопротеин, называемый рибосомой[29]. Рибосома присоединяется к мРНК и синтезирует белок. рРНК составляет до 80 % РНК, обнаруживаемой в цитоплазме эукариотической клетки[33].
Необычный тип РНК, который действует в качестве тРНК и мРНК (тмРНК) обнаружен во многих бактериях и пластидах. При остановке рибосомы на дефектных мРНК без стоп-кодонов тмРНК присоединяет небольшой пептид, направляющий белок на деградацию[34].
Вопрос №68.Роль РНК в реализации наследственной информации. Синтез белка.
Белки синтезируются живыми организмами из аминокислот на основе информации, закодированной в генах. Каждый белок состоит из уникальной последовательности аминокислот, которая определяется нуклеотидной последовательностью гена, кодирующего данный белок.Генетический кодсоставляется из трёхбуквенных «слов», называемыхкодонами; каждый кодон отвечает за присоединение к белку одной аминокислоты: например, сочетание АУГ соответствуетметионину. Поскольку ДНК состоит из четырёх типовнуклеотидов, то общее число возможных кодонов равно 64; а так как в белках используется 20 аминокислот, то многие аминокислоты определяются более, чем одним кодоном. Гены, кодирующие белки сначалатранскрибируютсяв последовательность нуклеотидов матричной РНК (мРНК) белкамиРНК-полимеразами.
У прокариотмРНК может считыватьсярибосомамив аминокислотную последовательность белков сразу после транскрипции, а у эукариот онатранспортируетсяиз ядра в цитоплазму, где находятся рибосомы. Скорость синтеза белков выше у прокариот и может достигать 20 аминокислот в секунду[22].
Процесс синтеза белка на основе молекулы мРНК называется трансляцией. Во время начальной стадии биосинтеза белков, инициации, обычно метиониновый кодон узнаётся малой субъединицей рибосомы, к которой при помощи белковыхфакторов инициацииприсоединена метиониновая транспортная РНК (тРНК). После узнавания стартового кодона к малой субъединице присоединяется большая субъединица и начинается вторая стадия трансляции — элонгация. При каждом движении рибосомы от 5' к 3' концу мРНК считывается один кодон путём образования водородных связей между тремя нуклеотидами (кодоном) мРНК и комплементарным ему антикодоном транспортной РНК, к которой присоединена соответствующая аминокислота. Синтезпептидной связикатализируется рибосомальной РНК (рРНК), образующей пептидилтрансферазный центр рибосомы. Рибосомальная РНК катализирует образование пептидной связи между последней аминокислотой растущего пептида и аминокислотой, присоединённой к тРНК, позиционируя атомыазотаиуглеродав положении, благоприятном для прохождения реакции. Ферментыаминоацил-тРНК-синтетазыприсоединяют аминокислоты к их тРНК. Третья, и последняя стадия трансляции, терминация, происходит при достижении рибосомой стоп-кодона, после чего белковыефакторы терминациигидролизуютпоследнюю тРНК от белка, прекращая его синтез. Таким образом, в рибосомах белки всегда синтезируются от N- к C-концу.
Вопрос №69. Эксперементальные доказательства генетической роли нуклииновыхкислот (трансформация, траскрипция)
В любой популяции лишь часть бактерий способна к поглощению из среды молекул ДНК. Состояние клеток, при котором это возможно, называют состоянием компетентности. Обычно максимальное число компетентных клеток наблюдается в конце фазы логарифмического роста.
В состоянии компетентности бактерии вырабатывают особый низкомолекулярный белок (фактор компетентности), активизирующий синтез аутолизина,эндонуклеазы Iи ДНК-связывающего белка. Аутолизин частично разрушаетклеточную стенку, что позволяет ДНК пройти через неё, а также снижает устойчивость бактерий космотическомушоку. В состоянии компетентности также снижается общая интенсивность метаболизма. Возможно искусственное приведение клеток в состояние компетентности. Для этого применяют среды с высоким содержанием ионовкальция,цезия,рубидия,электропорациюили заменяют клетки реципиентапротопластамибез клеточных стенок.
Эффективность трансформации определяется количеством колоний, выросших на чашке Петри после добавления к клеткам 1 мкг суперскрученной плазмидной ДНК и рассева клеток на питательную среду. Современные методы позволяют добиваться эффективности 106—109.
Поглощаемая ДНК должна быть двухнитевой (эффективность трансформации однонитевой ДНК на порядки ниже, однако несколько возрастает в кислой среде), её длина — не менее 450 пар оснований. Оптимальное pHдля прохождения процесса — около 7. Для некоторых бактерий (Neisseria gonorrhoeae,Hemophilus) поглощаемая ДНК должна содержать определённые последовательности.
ДНК необратимо адсорбируются на ДНК-связывающем белке, после чего одна из нитей разрезается эндонуклеазой на фрагменты длиной 2—4 тыс. пар оснований и проникает в клетку, вторая полностью разрушается. В случае, если эти фрагменты имеют высокую степень гомологии с какими-либо участками бактериальной хромосомы, возможна замена этих участков на них. Поэтому эффективность трансформации зависит от эволюционного расстояния между донором и реципиентом. Общее время процесса не превышает нескольких минут. Впоследствии, при делении, в одну дочернюю клетку попадает ДНК, построенная на основе исходной нити ДНК, в другую — на основе нити с включённым чужеродным фрагментом (выщепление).
Транскри́пция— процесс синтезаРНКс использованиемДНКв качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.
Транскрипция катализируетсяферментомДНК-зависимой РНК-полимеразой. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5'- к 3'- концу, то есть по матричной цепи ДНКРНК-полимеразадвижется в направлении 3'->5'[1]
Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации.
Момент перехода РНК-полимеразы от инициации транскрипции к элонгации точно не определен. Три основных биохимических события характеризуют этот переход в случае РНК-полимеразы кишечной палочки: отделение сигма-фактора, перваятранслокациямолекулыферментавдоль матрицы и сильная стабилизация транскрипционного комплекса, который кроме РНК-полимеразы включает растущую цепь РНК и транскрибируемую ДНК. Эти же явления характерны и для РНК-полимераз эукариот. Переход от инициации к элонгации сопровождается разрывом связей между ферментом,промотором, факторами инициации транскрипции, а в ряде случаев — переходом РНК-полимеразы в состояние компетентности в отношении элонгации (например,фосфорилированиеCTD-доменау РНК-полимеразы II ). Фаза элонгации заканчивается после освобождения растущего транскрипта идиссоциациифермента от матрицы (терминация).
На стадии элонгации в ДНКрасплетено примерно 18 парнуклеотидов. Примерно 12 нуклеотидов матричной нити ДНК образует гибридную спираль с растущим концом цепи РНК. По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди нее происходит расплетание, а позади — восстановление двойной спирали ДНК. Одновременно освобождается очередное звено растущей цепи РНК из комплекса с матрицей и РНК-полимеразой. Эти перемещения должны сопровождаться относительным вращением РНК-полимеразы и ДНК. Трудно себе представить, как это может происходить в клетке, особенно при транскрипциихроматина. Поэтому не исключено, что для предотвращения такого вращения двигающуюся по ДНК РНК-полимеразу сопровождаюттопоизомеразы.
Элонгация осуществляется с помощью основных элонгирующих факторов , необходимых, чтобы процесс не останавливался преждевременно [2].
В последнее время появились данные, показывающие, что регуляторные факторы также могут регулировать элонгацию. РНК-полимераза в процессе элонгации делает паузы на определенных участках гена. Особенно четко это видно при низких концентрацияхсубстратов. В некоторых участках матрицы длительные задержки в продвижении РНК-полимеразы, т.н. паузы, наблюдаются даже при оптимальныхконцентрацияхсубстратов. Продолжительность этих пауз может контролироваться факторами элонгации.