Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Матричный биосинтез белков. Транскрипция



транскрипция, несмотря на кажущуюся схожесть с репликацией, в частности химическим механизмом, направлением синтеза и использованием матрицы, отличается рядом особенностей: не требует синтеза праймера, использует не всю молекулу ДНК, а только ее отдельные короткие сегменты (отдельные гены или группы генов) и, наконец, требует наличия только одной из цепей ДНК в качестве матрицы, которая полностью сохраняется (при репликации ДНК она сохраняется наполовину). Геном каждой клетки человека состоит из 3,5•109 пар оснований; они могут обеспечить кодирование более 1,5•106 пар генов. Однако имеющиеся данные о количестве и разнообразии белков в организме человека (около 100000) свидетельствуют о том, что значительная часть генома человека не транскрибируется и соответственно не переводится на аминокислотную последовательность белков. Известно также, что определенная часть нетранслируемого генома человека выполняет регуляторную функцию в процессе экспрессии генов. Вмолекуле ДНК различают, кроме уникальных неповторяющихся последовательностей, содержащих кодирующие гены, также множество повторяющихся последовательностей (повторы), биологический смысл которых до сих пор неясен. Современные представления о механизме синтеза РНК в клетках в значительной степени обязаны открытию в 1960 г. в двух лабораториях США (Дж. Хервиц и С. Вейс) особого фермента – РНК-полимеразы, катализирующей синтез РНК из свободных нуклеозидтрифосфатов. Фермент требует наличия ионов Mg2+или Мn2+ и одновременного присутствия всех 4 типов рибонуклеозидтрифосфатов (АТФ, ГТФ, ЦТФ и УТФ). Самым удивительным свойством фермента оказалось то, что для включения нуклеотидов в РНК необходимо обязательное присутствие предобразо-ванной ДНК-матрицы . При тщательном изучении механизма синтезаРНК при участии РНК-полимеразы, называемой также ДНК-зависимой РНК-полимеразой (транскриптазой), было установлено, что молекула предобразованной ДНК, необходимая для реакции полимеризации, полностью определяет последовательность рибонуклеотидов во вновь синтезированной молекуле РНК. Другими словами, на матрице ДНК комплементарно строится полирибонуклеотид, являющийся копией первичной структуры ДНК, с той только разницей, что вместо тимидилового нуклео-тида ДНК в РНКвключается уридиловый нуклеотид. Реакция синтеза РНК в общем виде может быть представлена следующим образом:

В синтезируемой молекуле РНК отдельные мононуклеотиды, как и в ДНК, связаны между собой 3'-5'-фосфодиэфирными мостиками. Кроме того, сам механизм действия фермента РНК-полимеразы во многом совпадает с таковыми ДНК-полимеразы: синтез также идет в направлении 5'–>3', цепь РНК имеет полярность, противоположную цепи предобразованной ДНК. Однако выявлены и существенные различия. РНК-полимераза Е. coli предпочтительнее функционирует в присутствии нативной двухцепочечной ДНК; в опытах in vitro обе цепи ДНК копируются РНК-полимеразой; in vivo транскрибируется, вероятнее всего, только одна цепь ДНК. Предполагают, что РНК-полимеразасвязывается с одной цепью нативной ДНК в определенной точке, вызывая расплетение биспиральной структуры на ограниченном участке, где и происходит синтез РНК. Данные свидетельствуют, что у E. coli, скорее всего, имеется единственная ДНК-зави-

симая РНК-полимераза, которая катализирует синтез всех типов клеточных РНК.

13. Вторичная структура ДНК. Типы А,В,Z. Принципы комплементарности правило Чаргаффа.

Вторичная структура ДНК отображает пространственную организацию ее цепи. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных вправо с образованием двойной спирали диаметром до 2 нм.
Эти цепи антипараллельны друг другу: в одной цепи направление соединения нуклеотидов определяется как 5’> 3’, а в другом как 3’ > 5’. Две цепи ДНК являются комплементарными (дополняющими), поскольку между азотистыми основаниями цепей образуются поперечные водородные связи. Существуют комплементарные пары – аденин-тимин (2 водородные связи) и гуанин-цитозин (3 связи). Площади, которые занимают пары комплементарных оснований, приблизительно одинаковы. Этим объясняется постоянный диаметр спирали.
Причиной комплементарности оснований является совпадение углов, по которым основания присоединяются к пентозофосфатным остаткам ДНК. Это обеспечивает максимальное сближение между собой пар – аденин-тимин и гуанин – цитозин.
Комплементарность оснований открыл Чаргафф, который сформулировал такие правила:
1. Количество пуриновых оснований равно количеству пиримидиновых (А + Г = Ц + Т)
2. Количество аденина равно количеству тимина, а гуанину - цитозина (А = Т; Г = Ц).
У ДНК разных видов соотношения между аденином и гуанином, цитозином и тимином является неодинаковым и видоспецифическим и является таксономическим признаком.
Существует несколько форм правозакрученной двойной спирали ДНК. В клетке ДНК чаще всего находится в В-форме, в которой на один виток спирали приходится до 10 пар нуклеотидов. Диаметр спирали 2 нм, причем пуриновый нуклеотид имеет размер 1,2 нм, а пиримидиновый - 0,8 нм. В А-форме на 1 виток приходится 11 пар нуклеотидов, а в С-форме – 9,3 пар нуклеотидов. Внутреннюю пустоту в спирали ДНК занимают гидрофобные азотистые основания. Эта часть ДНК является неполярной областью, тогда как внешняя сторона - полярной и заряженной отрицательно за счет остатков углеводов и фосфатных групп. Цепи ДНК образуют 2 желоба - малую и большую борозды. Считается, что в А-форме ДНК принимает участие в процессах транскрипции, а в В-форме – в процессах репликации. Кроме правозакрученной спирали существует одна левая спираль ДНК - (Z -форма), в которой на один виток приходится 12 пар нуклеотидов. Двойная спираль характерна для большинства молекул ДНК, однако некоторые вирусы содержат одноцепную или кольцевую молекулу ДНК
В функциональном отношении цепи ДНК не эквивалентны. Кодирующей цепью (матричной, смысловой) является та, которая считывается в процессе транскрипции и служит матрицей для PHK. Некодирующая цепь (антисмысловая) подобна РНК (при условии замены T на У). Структуру гена обычно подают в виде последовательности некодирующей цепи ДНК в направлении 5'>3'. Если прочитать кодоны в этом направлении, то посредством генетического кода можно воспроизвести аминокислотную последовательность белка от N- к С-концу.

 

 

14. патологии обмена пуриновых оснований

Пуриновый обмен — совокупность процессов синтеза и распада пуриновых нуклеотидов. Пуриновые нуклеотиды состоят из остатка азотистого пуринового основания, углевода рибозы (дезоксирибозы), связанного b-гликозидной связью с атомом азота пуринового основания, и одного или нескольких остатков фосфорной кислоты, присоединенных эфирной связью к атому углерода углеводного компонента.При каких заболеваниях возникает нарушение пуринового обмена:

К наиболее важным нарушениям пуринового обмена относятся избыточное образование и накопление мочевой кислоты, например при подагре и синдроме Леша — Найхана. В основе последнего лежит наследственная недостаточность фермента гипоксантинфосфатидилтрансферазы, вследствие чего свободные пурины не используются повторно, а окисляются в мочевую кислоту. У детей с синдромом Леши — Найхана отмечаются воспалительные и дистрофические изменения. обусловленные отложением в тканях кристаллов мочевой кислоты: заболевание характеризуется задержкой умственного и физического развития. Нарушение пуринового обмена сопровождается и нарушением жирового (липидного) обмена. Поэтому у многих больных увеличивается масса тела, прогрессирует атеросклероз аорты и коронарных артерий, развивается ишемическая болезнь сердца, стойко повышается артериальное давление. Подагре нередко сопутствуют сахарный диабет, желчнокаменная болезнь, значительные изменения происходят и в почках. Приступы подагры провоцирует прием алкоголя, переохлаждение, физическое и психическое перенапряжение, начинаются обычно ночью сильнейшей болью.

 

       
 
   
 

 





©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.