Файл: 1. Структурная организация нуклеиновых кислот. Строение днк. Строение рнк и ее типы. Химические связи, участвующие в формировании их структуры. Функции нуклеиновых кислот. Особенности организации генов у прокариот, эукариот и вирусов.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 96
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1. Структурная организация нуклеиновых кислот. Строение ДНК. Строение РНК и ее типы. Химические связи, участвующие в формировании их структуры. Функции нуклеиновых кислот.
Особенности организации генов у прокариот, эукариот и вирусов.
РНК (рибонуклеиновые кислоты) — нуклеиновые кислоты, линейные полимеры нуклеотидов, в состав которых входят остаток ортофосфорной кислоты(3), рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания — аденин, цитозин,
гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин).
В составе нуклеиновых кислот мононуклеотиды связаны 3’,5’-диэфирными связями между
рибозами соседних мононуклеотидов через остаток фосфорной кислоты
Функции нуклеиновых кислот
- ДНК: /хранение генетической информации/
- РНК:/хранение генетической информации у некоторых вирусов/
/реализация генетической информации: и-РНК (м-РНК) - информационная (матричная), тРНК (транспортная), р-РНК (рибосомальная)/
Информационная или матричная РНК (мРНК).
Рибосомная РНК (рРНК) - самая широко представленная РНК клетки (примерно 85% всех РНК). Транспортная РНК (тРНК) переносит определенные аминокислоты к месту синтеза белка на рибосоме и связывает мРНК и рРНК для синтеза белка.
У прокариот ген имеет непрерывную структуру, т. е. представляет собой часть молекулы ДНК. У эукариот ген состоит из чередующихся участков: экзонов и интронов
Вирусы имеют одну молекулу ДНК или РНК, заключенную в белковую оболочку (капсид - Капсид защищает генетический материал (ДНК или РНК) вируса от различных повреждений. На начальных стадиях заражения клетки капсид прикрепляется к клеточной мембране, разрывает ее и внедряет в клетку генетический материал вируса. Вирусы имеют различные размеры и форму). вирусы содержат только ДНК или РНК. На этом основании все вирусы делят на ДНК- содержащие и РНК-содержащие
2. Виды переноса генетической информации. Центральная догма молекулярной биологии. Биологическая роль комплементарности азотистых оснований.
Виды переноса генетической информации.
=/ДНК → ДНК – репликация
=/ДНК → иРНК, рРНК, тРНК – транскрипция/
=/РНК → белок – трансляция/
=/РНК → ДНК обратная транскрипция
Биологическое значение комплементарности – обеспечение передачи генетической информации по матричному типу
/Дочерний полинуклеотид комплементарен материнской полинуклеотидной цепочке/
Центральная догма молекулярной биологии — обобщающее наблюдаемое в природе правило реализации генетической информации: информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном направлении.
3. Репликация ДНК. Ферменты. Строение репликативной вилки: лидирующие и отстающие цепи, фрагменты Оказаки. Механизм и биологическое значение.
Репликация ДНК – удвоение ДНК, происходящее в ядре в S-фазу клеточного цикла, предшествуя делению клетки
Ферменты – это биологические катализаторы белковой природы, которые образуются в живых клетках и обладают способностью активировать различные химические соединения
На лидирующей цепи синтез ДНК происходит непрерывно. На отстающей цепи синтез ДНК возобновляется много раз, по мере раскручивания спирали, что приводит к появлению множества коротких фрагментов, называемых «фрагментами Оказаки». ДНК-лигаза соединяет фрагменты Оказаки в единую молекулу ДНК.
Полуконсервативный механизм репликации ДНК. Каждая цепь двойной спирали выступает в качестве матрицы для синтеза новой, комплементарной цепи.
В результате чего получаются две молекулы ДНК, каждая из которых содержит одну исходную и одну новую цепи.
4. Теломеры хромосом, теломераза. Понятие о репликативной старости клетки.
Теломераза — фермент, добавляющий особые повторяющиеся последовательности нуклеотидов ДНК (TTAGGG у позвоночных) к 3'-концу цепи ДНК на участках теломер, которые располагаются на концах хромосом в эукариотических клетках.
В каждой нити ДНК на 5'- конце имеются особые участки, содержащие частые повторы (ГГГТТА)- элемент теломера /Эти участки не несут информации о структуре белка, они являются стоп-сигналами при репликации/
Репликация заканчивается когда доходит до стоп-сигнала. Эти участки ДНК не копируются и не достраиваются, поэтому каждая репликация
сопровождается укорочением теломеры /существует критическая длина теломеры, при которой клетка утрачивает способность к репликации – репликативная старость/ Репликативное старение лежит в основе старения организма. В средним клетка проходит 50-60 репликаций, у долгожителей больше. В эмбриональных и других быстроделящихся клетках есть фермент – теломераза, которая в
процессе репликации может достраивать теломеру, увеличивая число репликаций
//Если вводить в клетку теломеразу, открывается возможность продление жизни клетки
Например, введение стволовых клеток – обновление тканей, предупреждение старения///
5. Повреждения ДНК: спонтанные и индуцированные. Процессы репарации ДНК и их возможные последствия. Мутации. Виды мутаций. Роль мутаций в эволюции и возникновении наследуемых заболеваний.
Повреждение структуры ДНК
Ошибки при репликации, то есть встраивание некомплементарных оснований тут же исправляются репаративными системами. В репаративную систему входят:
- белки-ферменты узнающие ошибку
- белки- ферменты разрезающие в этом месте цепочку
- ДНК-полимеразы достраивающие нить
- ДНК-лигазы (сшивающие нить) завершающие репарацию
Нарушения комплементарности цепей ДНК могут происходить спонтанно, т.е. без участия каких-либо повреждающих факторов, например в результате ошибок репликации, дезаминирования нуклеотидов, депуринизации.
Индуцированные повреждения ДНК между репликациями могут возникать под действием
УФ, рентгеновского излучения, химических агентов и свободных радикалов /При таких повреждениях репаративные системы могут быть не состоятельны, изменения ДНК сохраняются – образуются мутации/
Мутации (от лат. mutatio - изменение), внезапные (скачкообразные) естественные или вызванные искусственно наследуемые изменения генетического материала (генома), приводящие к изменению тех или иных признаков организма.
Виды мутаций - Генные, Хромосомные
Геномные, Цитоплазматические
Соматические /мутации являются материалом для естественного отбора// мутации в ДНК половых клеток
вызывают наследственные заболевания/
ГЕННАЯ ТЕРАПИЯ- это лечение болезней путем введения пациенту здоровых ГЕНОВ
вместо недостающих или поврежденных. Здоровый ген вводят в какой-нибудь вирус (обычно переносчик легко поддающейся лечению инфекции) так, чтобы он был непосредственно нацелен на поврежденные клетки.
6. Регуляция клеточного цикла и репликации. Роль циклинов и белка Р53.
Регуляция репликации.
Длительность фаз клеточного цикла различна у различных типов клеток (более 200 видов)
клетка проходит четыре фазы жизненного цикла: G1-фазу начального роста, S-фазу удвоения молекул ДНК (репликации, см. рис. 239), G2-фазу роста и М-фазу клеточного деления
при этом некоторые клетки не могут перейти в S-фазу (репликации) (нейроны, миоциты)
Основным фактором, который включает, замедляет, восстанавливает репликацию в S-фазу клеточного цикла, а также регулирует прохождение клеток по другим фазам клеточного цикла является повреждение ДНК и мутации. В каждой фазе клеточного цикла осуществляется контроль структуры ДНК и если в ней
находятся ошибки – прохождение клетки по клеточному циклу затормаживается, а если ошибка не исправляется – цикл останавливается.
Главную роль в регуляции клеточного цикла и репликации играет белок р53.
/синтезируется во многих клетках с гена р53 ^является «молекулярным полицейским», который улавливает, узнает ошибки в первичной структуре ДНК/
При обнаружении ошибок, белок р53 предпринимает следующие действия:
- активирует ферменты репаративной системы
- разрушает циклины, отдаляя время репликации
- если ошибки не устранены – запускается апопптоз (в любой из фаз клеточного цикла) р53 запускает синтез каспаз и ДНКаз, которые разрушают белки и ДНК, что
приводит к смерти клетки (физиологической)
/р53 активирует биосинтез белков семейства bax (активаторы каспаз)/р53 активирует биосинтез белка fаs/аро1 –трансмембранный гликопротеид, который
появляется в мембране клетки при запускании апоптоза (в норме его нет) и выполняет
рецепторную роль для макрофагов, с целью фагоцитоза
/р53 ингибирует биосинтез белка bcl-2 (ингибитор каспаз)./Но сам ген кодирующий белок р53 может мутировать:
утрачивается контроль за структурой ДНК, - апоптоз не включается, - происходит без контрольное деление клеток с поврежденной ДНК, - такие нарушения лежат в основе развития рака
7. Апоптоз. Физиологическая роль. Основные понятия о
механизмах апоптоза, роль белка Р53. Последствия мутаций в гене р53. Биохимические основы противоопухолевой терапии, значение лабораторного определения маркеров апоптоза.
Апоптоз – процесс естественной смерти клетки, морфологически проявляется прогрессирующей фрагментацией клеточных компонентов, включая ДНК
Происходит гидролитический распад белков под действием протеаз, называемых каспазами и распад ДНК с помощью ДНКаз [Эти ферменты не находятся в лизосомах, в отличии процессов, происходящих при некрозе, где работают лизосомальные ферменты]
Апоптоз –физиологический процесс, активирующийся не только у мутагенных клеток, но
также активируется у высокоспециализированных клеток /Например у клеток, формирующих иммунный ответ организма, при воспалении, после
устранения патогена, у лейкоцитов активируется аппоптоз.
Но сам ген кодирующий белок р53 может мутировать:
- утрачивается контроль за структурой ДНК
- апоптоз не включается
- происходит без контрольное деление клеток с поврежденной ДНК
- такие нарушения лежат в основе развития рака
Стратегия противоопухолевой терапии – активация апоптоза опухолевых клеток. Это достигается путем радиоактивного облучения, химического воздействия (химиотерапия) В настоящее время в клинико-диагностических лабораториях можно оценить экспрессию генов в опухолевых клетках методом люминесцентной микроскопии, с целью оценки
эффективности противоопухолевой терапии :
- р53, - fаs/аро1, - bcl-2
Если терапия корректна, то в опухолевых клетках повышается экспрессия генов р53 и fаs/аро1 и супрессируется ген bcl-2
8. Транскрипция. Основные элементы транскриптона. Компоненты, необходимые для транскрипции. Механизм транскрипции, биологическое значение. Виды РНК.
Транскрипция – перенос генетической информации от ДНК к мРНК /переписывание генетической информации в виде последовательности дезокрибонуклеотидов в
последовательность рибонуклеотидов
Биологическое значение – синтез мРНК, которая выполняет роль матрицы для синтеза полипептида (белка) [При транскрипции переписывается не весь геном, а лишь некоторый участок ДНК, называемый геном]
Транскриптон - участок матричной ДНК, с которой происходит процесс переписывания, то
есть транскрипция /Состоит из нескольких участков
Промотор – участок ДНК, к которому присоединяется фермент РНК-полимераза
Оператор - участок ДНК, к которому присоединяются различные белки, регулирующие скорость транскрипции