60. Запліднення та його біологічне значення; особливості зовнішнього та внутрішнього запліднення.

Запліднення – викликана сперматозоїдом активація яйця до розвитку з одночасною передачею яйцеклітині спадкового матеріалу батька. В процесі запліднення сперматозоїд зливається з яйцем, при цьому гаплоїдне ядро сперматозоїда об’єднується із зрілим ядром яйця, що закінчило ділення, утворюючи диплоїдне ядро зиготи. Зигота – зародок майбутнього організму, який складається з однієї клітини. Види запліднення – зовнішнє і внутрішнє.

Дистальна взаємодія гамет: хемотаксис (здатність сперматозоїдів рухатися за градієнтом речовин, які виділяє яйцеклітина), реотаксис ( здатність сперматозоїдів рухатися проти току рідини в статевих шляхах самки), стерео таксис 9 здатність рухатися в напрямку більшого об’єкту).

Реакція капацитації – сперматозоїди в статевих шляхах самки стають рухомими і набувають здатності до запліднення (співвідношення холестерин/фосфоліпіди у мембрані спермія зменшується – молекули альбуміну в статевих шляхах самки здатні віднімати холестерин у спермія).

Акросомна реакція – контакт з сульфонованими полісахаридами драглистої оболонки – кальцій-залежний екзоцитоз акросомного пухирця – вивільнення літичних ферментів – полімеризація актину – утворення акросомного виросту, на якому міститься біндин, жовточка оболонка – високо специфічний рецептор до біндину.

Швидкий блок поліспермії – зміна електричного потенціалу плазмалеми яйця (з -70 мВ до +20 мВ), триває 1 хв. Відкриваються натрієві канали – деполяризація.

Повільний блок поліспермії – кортикальна реакція - Прикріплення сперматозоїда до мембрани яйця змінює конформацію невідомого рецептора – активується мембранний G білок - G білок активує фосфоліпазу С - Фосфоліпаза гідролізує мінорні фосфоліпіди мембрани, синтезується ІР3 та активується протеїнкіназу С, яка активує Na/H переносник, зростає внутрішньоклітинне рН - Кальцій-залежний екзоцитоз – вивільнення вмісту кортикальних гранул між плазма лемою і жовточною оболонкою - Білки, що зв’язували жовточку оболонку і плазмалему, розчиняються вивільненими ферментами – жовточка оболонка відділяється від поверхні яйця – оболонка запліднення - Пероксидаза сприяє затвердінню оболонки, вивільнений гіалін утворює суцільний шар навколо яйця і підтримує бластомери під час дроблення

Синкаріогамія:

• Ядерна оболонка спермію розпадається на пухирці, цитоплазма яйця впливає на хроматин спермію

• Протаміни замінюються на пістони – деконденсація хроматину спермію – утворення чоловічого про нуклеусу

• Чоловічий про нуклеус здійснює поворот на 180⁰ – центріоль спермію опиняється між жіночим і чоловічим про нуклеусом

• Мікротрубочки від центріолі спермію контактують з жіночим про нуклеусом

• Пронуклеуси рухаються назустріч один одному і зливаються.

БІЛЕТ 10

61. Аміноацил-тРнк-синтетази, їх функція та реакції, які вони каталізують.

Процес приєднання амінокислот до тРНК каталізується аміноацил-тРНК-синтетазами (АРСаза, aaRS - aminoacyl-tRNA-Synthetase). Кожна з 20 типів (за кількістю амінокислот) цих ферментів каталізує дві хімічні реакції:

• На першій стадії відбувається так зване активування амінокислоти - її приєднання до АМР з утворенням аміноациладенілату, коли пірофосфат (рр) у складі АТР замінюється на амінокислоту (аа). Активування амінокислоти супроводжується зниженням вільної енергії, але при цьому значна частина вільної енергії, що «звільняється» при відщеплені пірофосфату від АТР, заощаджується у формі аміноациладенілату - молекули, гідроліз якої також супроводжується великим енергетичним ефектом. Молекула АТР, що використовується на етапі активування амінокислоти, – єдине джерело енергії для майбутнього синтезу пептидного зв'язку на рибосомі.

• Аміноациладенілат утворює проміжний комплекс з активним центром ферменту й ефективно атакує ОН-групу рибози 3'-кінцевого аденозину тРНК (3'- або 2'-ОН групу залежно від класу АРСази): відбувається перенесення амінокислоти на тРНК. Після дисоціації від АРСази у складі аа-тРНК має місце спонтанний обмін амінокислоти між двома ОН-групами рибози; при зв'язуванні з рибосомою амінокислота фіксується на 3'-ОН групі. Аа-тРНК - також «макроергічна» сполука: руйнування зв'язку між амінокислотою та тРНК є енергетично вигідним, що й забезпечує утворення пептидного зв'язку на рибосомі. Отже, АРСази не тільки залучають амінокислоти до білкового синтезу, приєднуючи їх до тРНК, а й забезпечують заощадження вільної енергії, необхідної для приєднання амінокислоти до поліпептидного ланцюга. Двадцять типів АРСаз, між якими немає майже нічого спільного на рівні первинної структури, можна поділити на два класи, по десять у кожному. Це завжди мультидоменні білки зі складною структурою, що зумовлено розмаїттям функцій – необхідністю специфічно зв'язати три субстрати й каталізувати дві хімічні реакції. Крім того, еукаріотичні АРСази різних типів взаємодіють між собою та з мембраною ендоплазматичного ретикулуму, утворюючи так звану кодосому, що розташована поблизу від рибосом. Мультисубодиничні АРСази (гомодимери, гомотетрамери або гетеротетрамери) містять два ідентичні набори активних центрів та сайтів зв'язування.

Центральна частина поліпептидного ланцюга АРСази формує активний центр (сайт зв'язування амінокислоти), в оточенні якого реалізується спільний для ферментів одного класу структурний мотив: для першого класу - укладка Россмана, для другого - приблизно плоский паралельний β-шар із семи β-ділянок. Як видно з табл. 8.2, амінокислоти з подібними властивостями часто є субстратами АРСаз різних класів залежно від розміру амінокислот: великі потрапляють до першого класу, маленькі - до другого (наприклад, Tyr і Phe, Glu і Asp, Arg і Lys). Відповідно, активний центр АРСаз першого класу розташований у порівняно неглибокій порожнині на поверхні ферменту, другого класу - у глибшому кармані. Із частини молекули, яка утворює спільний структурний мотив, випетльовуються інші структурні домени, які, разом із N або С-кінцевими доменами беруть участь у взаємодії з тРНК. АРСази двох класів упізнають різні елементи структури тРНК: маленький жолобок акцепторного стебла, D-петля та антикодонова петля для першого класу; великий жолобок акцепторного стебла, варіабельна та антикодонові петлі для другого. Причому специфічність упізнання тРНК

залежить у першу чергу від взаємодій з акцепторним стеблом: штучна акцепторна частина (мінітРНК) здатна специфічно зв'язатися з АРСазою та акцептувати амінокислоту. Специфічність зв'язування АРСазою такого великого ліганду, як тРНК, не становить значної проблеми: велика кількість контактів дозволяє досить легко дискримінувати різні типи тРНК за рахунок різниці

у вільній енергії зв'язування. Амінокислоти, навпаки, є маленькими лігандами (до того ж іноді з дуже схожою структурою), з яким неможливо реалізувати велику кількість взаємодій. Тим не менш, середня частота помилок при аміноацилюванні тРНК становить приблизно 10⁶ такий рівень точності неможливо досягти просто за рахунок різниці у вільній енергії зв'язування, яка не може сильно відрізнятися для різних амінокислот. Відповідно, АРСази використовують певну систему корекції помилок за механізмом так званого подвійного сита.