Химическая организация жидкостно-мозаичной модели мембраны. Липиды – химические свойства, струткурная организация, диффундирование, типы, ассиметричность мембран.

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Биосинтез белка. Общие свойства генетического кода и его расшифровка. Транскрипция – первая стадия реализации генетической информации. Инициация – формирование преинициаторного базального комплекса. Элонгация пре-тРНК. Терминация и процессинг пре-тРНК (трансфертной) – рекогниция. Рекогниция – активация аминокислот, акцептирование аминокислотных остатков на тРНК, последовательность замещения тРНК на аминоацил-тРНК, аминоацилат-ферментативный комплекс. Процессинг мессенжерной РНК (мРНК) и пре- рРНК.

Основные свойства генетического ядра. Единицей информации кодирующей цепи ДНК является триплет. 4-вида нуклеотидов, встречающиеся в ДНК могут образовывать 64 вида триплетов, 61 смысловые - кодируют 20 амнинокислот и бесмысловые. По причине того, что в среднем на 1АК – приходится несколько триплетов генетической код называют вырожденным. В то же время ген, код является специфичным 1 триплет -1 АК. Информация о белке состоит в том, что в полном гене (исключая интроны) линейная последовательность триплетов кодирует аналогичную линейную последовательность АК в первичной структуре белка. Это свойство обозначается как коллинеарность генетитического кода. Между триплетами нет никаких знаков препинания т.е непрерывен. Ген кода универсален у всех организмов, смысл триплета один и тот же. Триплеты мРНК соответствуют триплету ДНК. Характеристика кодонов: 1. В большинстве случаев кодоны АК различаются последним нуклеотидом. 2) Сходные по строению АК кодоны сходны м/у собой. Оперонная организация – у бактерий ген ферментов, катализирующих ряд последовательных реакций обьединены в 1 структурно- функ. единицу - оперон. Оперон = гены + промотор (место связывания РНК полимеразы) + оператор (место связывания белка репрессора). Принцип регуляции активности оперона состоит в том, что на сродство белка репрессора к оператору могут влиять метаболиты той цепи реакции, ферменты которой кодируются данным опероном. Индуцибельные опероны (регулятор исходный субстрат), Репрессибельные опероны (регулятор конечный продукт). У бактерий используются 2 принципа 1) регуляция связывания РНК полимеразы с промотором.2) Регуляция перемещения связавшееся РНК полимеразы от промотора к соответствующим генам.

Особенности организации ген у эукариотов. 1) Наличие в их составе некодирующих участков – интронов. 2) Наличие многократно повторяющихся генов (например гена гистонов) 3)ГЕНЫ рибосомальных РНК (локализуются в ядрышковых организаторах, при транскрипции последовательности всех рНРК транскрибируется как единое целое).

Сеть ретикулярных взаимоотношений транскрипиционные факторы и репрессоры.

ДНК связывающие белки классифицируются по структуре. 1) Белки содержащие мотив «спираль поворот спираль» (характерны для прокариат). 2) Белки, содержащие гомедомены (генов отв. за эмбрионольное развитие) –управляют развитием. 3) Белки, содержащие «цинковые пальцы» на вершине поверхности «пальцы» находятся ά спираль специфически узнающая определенную последовательность нуклеотидных пар РНК (белки – рецепторы стеройдных гормонов). 4) Белки содержащие лейциновую застежку.

Общие факторы транскрипции – ТВР –белок и ТАF белок – необходимы для связывания с РНК –полимеразами. Комплекс данных белков + РНК полимеразы связанны с промотором образуют основной инициаторный комплекс ТFIIД. Кроме них присудствуют белки: CBP, p300, p53 т..д. Кроме связи с промотером белки могут связываться с энхансерами и тем самым осуществляют тонкую регуляцию активности гена.

Транцкрипция – Идет как в делящихся так и не в делящихся клетках, в любой момент, многократно. Ферменты обеспечивающие процесс:

1.РНК – полимеразы I –для синтеза пре РНК

2.РНК –полимеразы II - для синтеза пре мРНК

3.РНК –полимеразы III – для синтеза пре РНК

Субстаты для синтеза РНК – рибонуклкозидтрифосфаты (рНТФ). Синтез идет в направлении 5^´ - 3´ конец.

Особенности: 1) Ассиметричность процесса (идет на 1 из нитей ДНК) ; 2) Консервативность (ДНК восстанавливает после свою структуру); 3) Не требует затравки.

Инициация -

1.связывание РНК полимеразы с промотором и образование 1 межнуклеотидной связи. у прокариот связь непосредственно с промотором, у эукариот ч/з основной инициаторный комплекс

2. локальная денатурация ДНК - образование транскрипционного глазка. благодаря чему нуклеотиды матричной цепи становится доступной для связывания с рНТФ. первым в строющуюся цепь рнк включается пуриновый нуклеотид с затратой энергии атф/гтф. затем образуется 5^, 3^, фосфатная связь со 2 нуклеотидом

3. Потеря связи с ферментами и рнк полимераза двигается по ДНК самостоятельно.

Элонгация

Постепенный рост пре РНК до окончательного размера. это происходит по мере продвижения рнк полимеразы по ДНК, вместе с ней продвигается и транскрипционный глазок. процесс синтеза имеет конвеерный характер (с одним геном связывается несколько растущих цепей пре-РНК)

Терминация

сигналом конца служат ГЦ богатые участки. их синтез приводит к образованию «шпильки» и отсоединению рнк от ДНК.

Ингибиторы транскрипции

Альфа - Аманитин - блокирует РНК- полимеразу II и тем самым блокирует синтез предшественников м РНК на стадии элонгации

д-актиномицин - прочно связывается с ГЦ богатыми участками и препятствует расплетанию цепей ДНК что приводит к повреждению рнк полимеразы.

Продукты транскрипции

1. пре-мРНК (цепи длинные, на 5 конце нет кепа и на 3 конце поли-А-фрагмента, несут информацию 1 полипептидной цепи)

2. пре-рРНК (45S) РНК (содержит последовательности 3 зрелых РНК18S, 5,8S, 28S разделенных спейсерами и не содержащих интронов)

3. пре-тРНК (имеет структуру кленового листа, содержит ряд дополнительных последовательностей, нет минорных нуклеотидов, антикодон не наместе, несформированна типичная последовательность акцепторной цепи)

Процессинг РНК

Удаление одних нуклеотидов (для тРНК сплайсинг вырезание и сшивка) осуществляемый эндонуклиазами и лигазами)

Присоеденение и модификация

Химическая организация жидкостно-мозаичной модели мембраны. Липиды – химические свойства, струткурная организация, диффундирование, типы, ассиметричность мембран.

Все клетки имеют мембраны. Кроме того, почти во всех эукариотических клетках существуют органеллы, каждая из которых имеет свою мембрану. Основу мембраны составляет двойной липидный слой,в формировании которого участвуют фосфолипиды и гликолипиды. Липидный бислой образован двумя рядами липидов, гидрофобные радикалы которых спрятаны внутрь, а гидрофильные группы обращены наружу и контактируют с водной средой. Белковые молекулы как бы "растворены" в липидном бислое. Каждая мембрана клетки замкнута, т.е. имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, различающиеся по липидному и белковому составам - эту особенность мембран называют трансмембранной(поперечной) асимметрией.Липиды в некоторых биологических мембранах с довольно большой частотой мигрируют с одной стороны мембраны на другую, т.е. совершают "флип-флоп" перескоки. Для мембран характерна жидкостность (текучесть), способность липидов и белков к латеральной диффузии. Скорость которой определяется относительным содержанием насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в составе липидов. Микровязкость меньше, если в составе липидов преобладают ненасыщенные жирные кислоты, и больше при высоком содержании насыщенных жирных кислот. Ацильныеостатки ненасыщенных жирных кислот имеют так называемые "изломы"препятствуют слишком плотной упаковке молекул в мембране и делают её более рыхлой, а следовательно и более "текучей". На текучесть мембран также влияют размеры углеводородных "хвостов" липидов, с увеличением длины которых мембрана становится более "текучей".

В мембранах присутствуют липиды трёх главных типов - фосфолипиды, гликолипиды и холестерол (холестерин).

Фосфолипиды - разнообразная группа липидов, содержащих в своём составе остаток фосфорной кислоты. Фосфолипиды делят на глицерофосфолипиды, основу которых составляет трёхатомный спирт глицерол, и сфинго-фосфолипиды - производные аминоспирта сфингозина.

Глицерофосфолипиды. Структурная основа глицерофосфолипидов - глицерол. Глицерофосфолипидыпредставляют собой молекулы, в которых две жирные кислоты связаны сложноэфирной связью с глицеролом в первой и второй позициях; в третьей позиции находится остаток фосфорной кислоты, к которому, в свою очередь, могут быть присоединены различные заместители, чаще всего аминоспиртыЕсли в третьем положении имеется только фосфорная кислота, то глицерофосфолипид называется фосфатидной кислотой. Её остаток называют "фосфатидил".Жирные кислоты фосфолипидов мембран отличаются от других липидов человека преобладанием полиеновых кислотчто обеспечивает жидкое состояние гидрофобного слоя, необходимое для функционирования белков, входящих в структуру мембран.

Плазмалогены. Плазмалогены - фосфолипиды, у которых в первом положении глицерола находится не жирная кислота, а остаток спирта с длинной алифатической цепью, связанный простой эфирной связью. составляю тфосфолипидов мембран нервной ткани.

Сфинголипиды

Аминоспирт сфингозин, состоящий из 18 атомов углерода, содержит гидроксильные группы и аминогруппу. Сфингозин образует большую группу липидов, в которых жирная кислота связана с ним через аминогруппу. Продукт взаимодействия сфингозина и жирной кислоты называют "церамид"

В церамидах жирные кислоты связаны необычной (амидной) связью, а гидроксильные группы способны взаимодействовать с другими радикалами. Церамиды отличаются радикалами жирных кислот, входящих в их состав.Сфингомиелины.В результате присоединения к ОН-группе церамида фосфорной кислоты, связанной с холином, образуется сфингомие-лин.

Сфинголипиды

Сфингомиелины.В результате присоединения к ОН-группе церамида фосфорной кислоты, связанной с холином, образуется сфингомие-лин

Гликолипиды.Церамиды - основа большой группы липидов - гликолипидов (см. выше табл. 8-4). Водород в гидроксильной группе церамида может быть замещён на разные углеводные фрагменты, что определяет принадлежность гликолипида к определённому классу. Гликолипиды находятся в основном в мембранах клеток нервной ткани.Цереброзиды.Цереброзиды имеют в своём составе моносахариды. Наиболее распространены цереброзиды, имеющие в своём составе галактозу (галактоцереброзид), реже - глюкозу (глюкоцереброзид)

Цереброзиды.Цереброзиды имеют в своём составе моносахариды. Наиболее распространены цереброзиды, имеющие в своём составе галактозу (галактоцереброзид), реже - глюкозу (глюкоцереброзид).

Ганглиозиды- наиболее сложные по составу липиды. Они содержат несколько углеводных остатков, среди которых присутствует N-ацетилнейраминовая кислота.

Стероиды - производные восстановленных конденсированных циклических систем - циклопентанпергидрофенантренов.ХолестеролВ неэтерифицированной форме холестерол входит в состав мембран различных клеток. Гидроксильная группа холестерола обращена к водному слою, а жёсткая гидрофобная часть молекулы погружена во внутренний гидрофобный слой мембраны

Механизмы репликации ДНК: комплементарность, полуконсервативность, прерывистость, потребность в затравке, антинаправленность и униполярность. Отличительные особенности репликации ДНК у про- и эукариот. Белки обеспечивающие процесс репликации у эукариот. Инициация, элонгация, терминация и процессинг ДНК.

Удвоение/репликация ДНК происходит путем последовательного соединения нуклеотидов в соответствии с правилом комплементарности, заданным каждой нитью спирали что обеспечивает точное воспроизведения генов.

Инициация репликации - согласно общепринятой модели, репликация всех двунитевых ДНК полуконсервативна (родительская и дочерняя нить). Репликация ДНК всегда идет от 5’– конца нити к 3’-концу и нуждается в наличии ранее синтезированного фрагмета нити ДНК в качестве затравки для реакции полимеризации - праймера. Ферменты, катализирующие праймер-зависимую, детерминируемую ДНК-матрицей реакцию присоединения дезоксинуклеотидов - ДНК-полимеразами. Инициация репликации и прерывистый синтез ДНК на отстающей цепи происходит по РНК-праймерному механизму и является универсальным свойством репликации ДНК у про– и эукариот.

Элонгация - Репликация ДНК осуществляется ДНК-зависимыми ДНК-полимеразами. Субстратами и источниками энергии для синтеза продукта служат 4 макроэргических соединения - дезоксирибонуклеозидтрифосфаты дАТФ, дГТФ, дЦТФ и дТТФ, для активации которых необходимы ионы магния. Нейтрализуя отрицательный заряд нуклеотидов, они повышают их реакционную способность. Проявляют каталитическую активность только в присутствии предварительно раскрученной матричной двухцепочечной ДНК. Синтезируемая цепь всегда антипараллельна матричной цепи. Одна нить будет лидирующей или ведущей, другая запаздывающей. ДНК на запаздывающей нити синтезируется от 5' к 3', но в направлении, противоположном движению вилки, и короткими фрагментами - «фрагментами Оказаки». Репликация ДНК начинается в специфических местах, называемых точками начала репликации или ориджинами. Процесс копирования продолжается через образование репликативных вилок в одном или обоих направлениях до тех пор, пока ДНК полностью не удвоится. В замкнутых кольцевых молекулах ДНК новосинтезированные цепи ковалентно соединяются в местах встречи увеличивающихся в размере репликативных вилок или в том месте, где единственная вилка возвращается к точке начала репликации. Дочерние молекулы, как правило, расходятся еще до начала нового раунда репликации. Участок ДНК, на котором синтезируется отдельный фрагмент лидирующей нити, называется репликоном.

Терминация 2 способа

1. существуют цепи ДНК с прямыми повторами на концах. После репликации два комплементарных конца обоих незавершенных дуплексов могут спариться и образовать линейные конкатемеры с одноцепочечными разрывами. Остающиеся пробелы могут быть заполнены путем удлинения цепей в направлении 3'->5' с последующим соединением их ДНК-лигазой либо путем прямого соединения стыкующихся концов с помощью ДНК-лигазы с образованием конкатемеров. После надрезания конкатемера специфической эндонуклеазой образуются выступающие 5'-концы, и ДНК-полимераза может наращивать более короткие цепи с 3'-конца.

2. предполагает наличие на конце каждой цепи ДНК коротких инвертированных повторов, благодаря которым образуются небольшие петли.3'-конец петли служит праймером для копирования нереплицированного участка. репарации пробелов, образующихся в дочерних цепях напротив не удаленных в ходе репликации димеров пиримидинов. Основная часть таких пробелов репарируется путем рекомбинационных обменов между двумя сестринскими молекулами ДНК.

В клетках процесс пострепликативной репарации контролируется по крайней мере 17 генами. Процесс происходит следующим образом

1. Из комплементарной нити матричной ДНК (она была свободна от дефектов), на которой репликация уже завершена, с помощью белка RecA вырезается участок ДНК, равный по длине участку бреши, и встраивается в эту брешь.

2. Затем лигазы соединяют концы вставленного фрагмента с концами нормально синтезированного участка дочерней нити. После этого другие ферменты репарации устраняют дефект в исходно повреждённой нити, и ДНК восстанавливает правильную последовательность нуклеотидов.

3. Одновременно брешь, оставшаяся после вырезания участка из материнской нити застраивается ДНК полимеразой I и концы соединяются лигазой.

SOS-репарации индуцируется синтез специальных белков. Они присоединяются к ДНК-полимеразному комплексу и делают возможным построить дочернюю ДНК напротив дефектных звеньев матричной цепи. В результате SOS-репарации клетка спасается на этом этапе: ее ДНК оказывается удвоенной, хотя и с ошибкой, и теперь может произойти клеточное деление. Но если её жизненно важные функции все-таки безнадежно испорчены, такая клетка позже все равно погибнет.

Основные ферменты репликации ДНК:

ДНК-полимераза - фермент, участвующий в репликации ДНК. Ферменты этого класса катализируют полимеризацию дезоксирибонуклеотидов вдоль цепочки нуклеотидов ДНК, которую фермент «читает» и использует в качестве шаблона. ДНК-полимераза начинает репликацию ДНК, связываясь с отрезком цепи нуклеотидов.

ДНК - лигазы - фермент, катализирующий соединение двух молекул с образованием новой химической связи (лиᴦᴎҏование). Ферменты, катализирующие ковалентное сшивание цеᴨȇй ДНК при репликации.

ДНК хеликазы - ферменты раскручивающие двуцепочечную спираль ДНК.

ДНК-топоизомеразы-ферменты, изменяющие стеᴨȇнь сверхспиральности и тип сверхспирали. Путём одноцепочечного разрыва они создают шарнир, вокруг которого нереплецированный дуплекс ДНК, находящейся ᴨȇред вилкой, может свободно вращаться. Это снимает механическое напряжение, возникающее при раскручивании двух цеᴨȇй в репликативной вилке, что является необходимым условием для её непрерывного движения.

Праймаза - фермент, обладающий РНК-полимеразной активностью; служит для образования РНК-праймеров, необходимых для инициации синтеза ДНК в точке ori и дальнейшем для синтеза отстающей цепи.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 773; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!