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: 98
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Терминатор - стоп сигнал, завершающий транскрипцию.
3 этапа транскрипции: - инициация, элонгация, терминация
Инициация транскрипции /Распознается большая бороздка ДНК = РНК-полимераза находит промотор в ДНК и взаимодействует с ним = ДНК на этом участке начинает плавиться (расплетаются нити ДНК) = Промотор содержит пары А-Т, поэтому плавится достаточно легко.
Элонгация транскрипции (синтез РНК) /для элонгации необходимо: рибонуклеотиды,
служащие субстратом и источником энергии для этого процесса; фермент ДНК-зависимая
РНК- полимераза; в процессе элонгации мононуклеотиды во вновь синтезированной цепи
РНК строго комплементарны мононуклеотидам матричной ДНК/
Терминация транскрипции /достижение РНК-полимеразы стоп-сигнала и отсоединение синтезированной РНК
Созревание и процессинг мРНК
- При синтезе мРНК транскрибируется ДНК, в которую входят участки информационные и ненесущие информации, причем их до 90%
- После транскрипции участки РНК ненесущие информацию, называемые интронами вырезаются
- Остаются только информативные участки РНК
- Из ядра в цитоплазму выходит созревшая РНК.
Перенос информации с ДНК на РНК.
9. Посттранскрипционные модификации мРНК, тРНК, рРНК. (?!)
Этапы процессинга пре - мРНК эукариот
Кэпирование модификация 5’конца; Полиаденилирование - модификация3’-конца
Сплайсинг удаление интронов и соединение экзонов
Процессинг пре-тРНК. Определённые азотистые основания нукпеотидов тРНК в ходе процессинга метилируются под действием РНК-метилазы и превращаются, например, в 7-метилгуанозин и 2-метилгуанозин (минорные основания). В молекуле тРНК содержатся и другие необычные основания - псевдоуридин, дигидроуридин, которые также модифицируются во время процессинга.
В результате процессинга из молекулы предшественника 45S рРНК образуются три типа рРНК: 18S, входящая в состав малой субъединицы рибосом, а также 28S и 5,8S, локализующиеся в большой субъединице. Все три рРНК образуются в равных количествах, так как они происходят из одного и того же первичного транскрипта. 5S рРНК большой субъединицы рибосом транскрибируется отдельно от первичного транскрипта 45S рРНК. Рибосомальные РНК, образованные в ходе посттранскрипционных модификаций, связываются со специфическими белками, и образуется рибосома.
10. Генетический код. Свойства генетического кода, биологическое значение.
Генетический код – запись информации о первичной структуре белка (последовательности АК) в форме последовательности рибонуклеотидов в м-РНК. Свойства генетического кода
1)Специфичность – каждой аминокислоте соответствует триплет нуклеотидов
2)Триплетность – кодон состоит из 3-х нуклеотидов
3)Вырожденность – одной аминокислоте соответствует несколько кодонов
4)Непрерывность – между кодонами нет нуклеотидов, разделяющих их
5)Неперекрываемость - каждый нуклеотид входит в состав лишь одного кодона
6)Универсальность – у всех живых организмов одни и те же кодоны несут информацию
об одних и тех же аминокислотах
7)Коллинеарность – соответствие линейной последовательности нуклеотидов в м-РНК
линейной последовательности аминокислот в белке
11. Трансляция. Компоненты, необходимые для трансляции. Механизм трансляции. Роль транспортной РНК. Понятие о полисоме.
Трансляция — это процесс синтеза белка, который происходит на рибосомах с участием мРНК в качестве матрицы.
Трансляция происходит на рибосомах, внутриклеточных белоксинтезирующих органеллах, и включает 5 ключевых элементов:
матрица – матричная РНК,
растущая цепь – полипептид,
субстрат для синтеза – 20 протеиногенных аминокислот,
источник энергии – ГТФ,
рибосомальные белки, рРНК и белковые факторы.
Механизмы трансляции прокариот и эукариот существенно отличаются, поэтому многие вещества, подавляющие прокариотическую трансляцию, в значительно меньшей степени действуют на трансляцию высших организмов, что позволяет использовать их в медицинской практике как антибактериальные средства безопасные для организма млекопитающих.
Процесс трансляции разделяют на
1. инициацию — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза.
2. элонгацию — собственно синтез белка.
3. терминацию — узнавание терминирующего кодона (стоп-кодона) и отделение продукта.
Транспортная РНК (тРНК) выполняет две функции: транспортную т.е. осуществляет транспорт активированных аминокислот к месту синтеза белка и адапторную, т.е. определяет место аминокислоты в первичной структуре строящегося белка.
Полисома это несколько рибосом, одновременно транслирующих одну молекулу иРНК. Концентрируются полисомы в местах, где нужен быстрый синтез большого количества белка. Это и есть их главная биологическая роль.
12. Фолдинг белков. Посттрансляционные модификации белков и аминокислот.
Фолдинг – сворачивание пептидной цепи в правильную трехмерную структуру.
Молекулы, ускоряющие фолдинг, называются катализаторами фолдинга. Молекулы, служащие для изменения формы белка, — шаперонами фолдинга.
При нарушении функции шаперонов и отсутствии фолдинга в клетке формируются белковые отложения – развивается амилоидоз. Насчитывают около 15 вариантов амилоидоза.
Посттрансляционной модификацией белков называют изменение первичной структуры полипептидной цепи после завершения или во время ее синтеза рибосомами: т.е. это химические превращения, изменяющие ковалентную структуру полипептидной цепи.
К основным реакциям процессинга относятся:
1. Удаление с N-конца метионина или даже нескольких аминокислот специфичными аминопептидазами.
2. Образование дисульфидных мостиков между остатками цистеина.
3. Частичный протеолиз – удаление части пептидной цепи, как в случае с инсулином или протеолитическими ферментами ЖКТ.
4. Присоединение химической группы к аминокислотным остаткам белковой цепи:
фосфорной кислоты, карбоксильной группы, метильной группы, гидроксильной группы, йода
Функциональное значение посттрансляционной модификации 1. Увеличенивают разнообразие белковых молекул (структурное и функциональное); Обеспечивают : 1. Правильную сборку белков; 2. Регуляцию активности белков; 3. Передачу сигнала и др.
13. Регуляция экспрессии генов у прокариот. Оперон. Индукция lac-оперона. Репрессия Thr- (Нis-) –оперона.
Экспрессия генов — это реализация заложенной в них информации, то есть синтез РНК и белков.
Практически полностью осуществляется на уровне транскрипции Единицей транскрипции генов у прокариот является оперон
Оперон – это функциональная единица, которая находится в геноме прокариот и включает в себя цистроны (единицы транскрипции), которые кодируют последовательно работающие белки одним или несколькими промоторами. Оперон позволяет эффективно регулировать транскрипцию генов.
Оперон включает в себя: - промотор – участок присоединения РНК-полимеразы - оператор – участок присоединения белка-регулятора - терминатор – участок окончания синтеза генов оперона - ген-регулятор – кодирует белок регулятор
Негативная регуляция – связывание регуляторного белка с оператором репрессирует работу оперона Позитивная регуляция – связывание регуляторного белка с оператором активирует оперон Кроме того известны вещества – индукторы и репрессоры, которые также могут влиять на регуляторный белок (репрессировать или стимулировать)
Механизм индукции Lac-оперона • В отсутствии индуктора (лактозы) белок-репрессор связан с оператором, что препятствует связыванию РНКполимеразы с промотором, транскрипция структурных генов не происходит.
• При появлении в среде индуктора он присоединяется к белку-репрессору и уменьшает его сродство к оператору. • РНК-полимераза связывается с промотором и транскрибирует структурные гены.
Механизм репрессии синтеза ферментов, участвующих в образовании гистидина
• При отсутствии в среде гистидина белокрепрессор неактивен и не связывается к оператору.
• РНК-полимераза связывается к промотору, транскрибирует гены, происходит синтез ферментов, необходимых для образования гистидина.
• При добавлении в среду гистидина (корепрессор), он связывается к белкурепрессору, повышая его сродство к оператору. • Комплекс репрессор-корепрессор присоединяется к оператору, прекращается
транскрипция генов.
14. Регуляция экспрессии генов у эукариот. Механизмы регуляции. Разделение ДНК на эухроматин и гетерохроматин. Изменение количества генов. Генетическая рекомбинация. Регуляция транскрипции. Альтернативный сплайсинг. Редактирование мРНК
(апобелки). Регуляция трансляции.
Неспецифическая регуляция экспрессии
Контроль на уровне стабилизации м-РНК – избирательная стабилизация определенных типов м-РНК в цитоплазме, которые не подвергаются распаду после трансляции
Контроль на уровне трансляции – отбор определенных м-РНК для трансляции на рибосомах Контроль на уровне пострансляционной модификации белка.
Механизмы регуляции: ранскрипционная регуляция включает в себя механизмы предотвращающие синтез мРНК: Организация и статус хроматина • Модификации гистонов • ДНК-метилирование Транскрипционные факторы • Энхансеры • Сайленсеры • Инсуляторы.
Посттранскрипционная регуляция включает в себя механизмы контролирующие или регулирующие мРНК после синтеза. • Альтернативный сплайсинг • Скорость транспорта мРНК через ядерную мемрану • Время жизни мРНК.
Трансляционная регуляция включает в себя механизмы предотвращающие синтез белка. • Как правило, очень часто речь идет о белковых факторах необходимых для трансляции • Предотвращение рибосом от связывания с мРНК • Факторы инициации трансляции.
Посттрансляционная регуляция включает в себя механизмы действующие на белок после его синтеза. • Активация белков, Деградация белков.
Эухроматин – основная часть митотических хромосом, в которой локализована большая часть функциональных генов. Эухроматин претерпевает обычный цикл компактизации-декомпактизации во время митоза. Гетерохроматин – участки хромосом, находящиеся в конденсированном (упакованном) состоянии в течение всего клеточного цикла. Таким образом, гетерохроматиновые участки в генетическом отношении являются практически неактивными. Различают конститутивный (истинный, постоянный) и факультативный (временный) гетерохроматин.
Амплификация (или увеличение числа) генов используется организмом в том случае, когда возникает необходимость увеличить синтез определённого генного продукта. Многие гены, кодирующие белки или РНК, необходимые организму в больших количествах (например, гистоны, рРНК, тРНК), постоянно присутствуют в амплифицированном соетрянии.
К числу генов, для которых обнаружена амплификация, относят ген металлотионеина.
Утрата генетического материала - довольно редкий способ регуляции. Наиболее яркий пример потери всех генов за счёт разрушения ядра - процесс созревания эритроцитов. Нестабильны амплифицированные гены, двойные хромосомы. Они, как правило, исчезают в последующих генерациях. Утрата генетического материала происходит в процессе созревания лимфоцитов и образования плазматических клеток разных клонов, синтезирующих секретируемые формы иммуноглобулинов.
Генетическая рекомбинация — взаимодействие между двумя различными геномами, которое приводит к образованию рекомбинаций ДНК и формированию дочернего генома, сочетающего гены обоих родителей.
Типы генетических рекомбинации:
гомологичная — в процессе разрыва и воссоединения ДНК происходит обмен между участками ДНК, обладающими высокой степенью гомологии;
сайт-специфическая — происходит только в определенных участках генома и не требует высокой степени гомологии ДНК (напр., включение плазмиды в хромосому бактерии).