Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

Коллоквиум по биохимии человека № 5

1. При сепсисе, травме и других метаболических стрессах распад белков становится выше синтеза (отрицательный азотистый баланс). При этом необходимо повысить количество вводимого белка до 1,3-1,5 г/кг/день, несмотря на то, что в терминальном состоянии, например, вследствие почечной или печеночной недостаточности, поступление белков следовало бы ограничить.

2. Азотистый баланс – разница между поступающим азотом в форме белка и его выведением в форме неусвоенного белка кишечником и мочевины почками.

При недостаточном или неполноценном белковом питании у человека развивается отрицательный азотный баланс, т.к. поступающего белка недостаточно для возмещения потерь выводимого кишечником и почками азота. Поступление белков с пищей можно считать достаточным, если они компенсируют потери (т.е. наблюдается равновесный азотистый баланс). Для взрослых суточная доза азота около 0,8 г/кг/день.

3. Незаменимые АК: арг, вал, гис, иле, лей, лиз, мет, тре, три, фен. Арг и гис частично заменимы (незаменимы для детей). Данные АК называются незаменимыми, т.к. в организме не синтезируются углеродные скелеты этих АК и невозможно их образование с помощью реакций трансаминирования. Последствия недостаточности незаменимых АК в пище: отрицательный азотистый баланс, остановка роста и истощение, нарушения со стороны НС, неполное усвоение других АК.

Коэффициент изнашивания – количество азота, теряемое человеком, находящимся на безбелковой диете (примерно 20 г белка в сутки).

4. Белки в желудке перевариваются до АК, которые затем абсорбируются клетками кишечника и попадают в портальную систему. Гидролиз белков (протеолиз) обеспечивается:

1) НСl – секретируется обкладочными кл слизистой желудка, функции:

а) понижает рН химуса б) денатурирует белки, вызывает их набухание в) создает оптимальный рН для действия пепсина г) инициирует ограниченный протеолиз пепсиногена д) бактерицидные свойства

2) гастрин – гормон, секретируемый в ответ на поступление химуса в желудок, стимулирует секрецию НСl обкладочными кл и секреция пепсиногена главными клетками.

3) пепсиноген – профермент пепсина, гидролизует внутренние пептидные связи в пищевых белках

4) пепсин – преимущественно гидролизует пептидные связи, образованные ароматическими группами ароматических и больших алифатических АК с образованием больших пептидных фрагментов.

5) ренин – в желудочном соке грудных детей расщепляет белок молока – казеин.

5. Оценка кислотообразующей функций желудка имеет большое значение при диагностике язвенной болезни, гастрита, злокачественных новообразований и др.

Общую кислотность желудочного сока в основном определяют:

а) свободная НCl – это НСl, которая выделяется обкладочными клетками в чистом виде (20-40 ммоль/л)

б) связанная с белками НCl

в) кислые фосфаты

г) органические кислоты.

Содержание в норме 40-60 ммоль/л у взрослых, 2,8 ммоль/л у детей.

Принцип определение: титрование желудочного сока с помощью р-ра NaOH в присутствии фенолфталеина и последующий расчет общей кислотности.

6. Определение содержания свободной соляной кислоты в желудочном соке: отсасывают содержимое желудка с помощью зонда, затем энтерально (пробный завтрак) или парэнтерально (гистамин) стимулируют секрецию HCl, вновь отсасывают желудочный сок и титруют его р-ром NaOH с индикатором до изменения окраски. Затем рассчитывают свободную кислотность. В норме она равна у взрослых 20-40 ммоль/л, у детей 0,5 ммоль/л.

7. Эндопептидазы – расщепляют пептидные связи внутри целой молекулы белка. Работают при оптимальных рН и концентрации электролитов. Синтезируются в виде неактивных проферментов, затем активируются путем ограниченного протеолиза. Каждая эндопептидаза специфична по отношению к определенным пептидным связям, продукт действия одного фермента может быть субстратом для другого.

Основные эндопептидазы желудка и поджелудочной железы:

1) пепсин – гидролиз пептидных связей, образованных карбоксильными группами ароматических и больших алифатических АК с образованием больших пептидных фрагментов.

2) трипсин – гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами основных АК – лиз и арг.

3) химотрипсин – гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических АК (фен, тир, три)

4) эластаза – гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами маленьких алифатических АК (гли, ала, сер)

8. Протеазы ЖКТ активируются по механизму ограниченного протеолиза - избирательного гидролиза одной или нескольких пептидных связей в молекуле белка с изменением функциональной активности последнего.

Ограниченный П. имеет первостепенное значение для регуляции обмена веществ в организме:

1) образование и инактивация ферментов, гормонов и других БАВ, контроль активности основных биорегуляторов (пепсиноген ® пепсин, ПОМК ® АКТГ, проинсулин ® инсулин).

2) образовании ферментов, участвующих в свертывании крови и фибринолизе

3) активация системы комплемента

4) активация ренин-ангиотензинной и калликреин-кининовой систем

5) является одним из важнейших механизмов репродукции

Ограниченный П. представляет собой один из основных механизмов посттрансляционной модификации — процессинга белков.

9. Экзопептидазы– удаляют АК последовательно от N- или C-конца белковой молекулы.

а) Карбоксипептидазы (вырабатываются в поджелудочной железе): карбоксипептидаза А – отщепляет нейтральные АК с С-конца пептида, карбоксипептидаза В – основные АК с С-конца пептида.

б) Аминопептидазы (вырабатываются на границе тощей и подвздошной кишки): аланинаминопептидазы (отщепляют ала с N-конца), лейцинаминопептидазы (отщепляют все остальные АК с N-конца).

10. Гниение белков – совокупность превращений белков, вызванные деятельностью микроорганизмов кишечника. При гниении образуется ряд токсических продуктов распада: фенол, крезол, индол, скатол, сероводород, меркаптаны. Данные продукты попадают в портальную систему и обезвреживаются в печени путем конъюгации с глюкуроновой кислотой или с другими веществами с образованием нетоксичных и растворимых соединений – эфироглюкуроновых парных кислот.

11. Повышение активности аспарагиновой или аланиновой аминотрансфераз в крови позволяет распознавать патологические состояния, сопровождающиеся некрозом тканей, что и используется для диагностики ряда заболеваний, контроля за их течением, прогноза в будущем (пример: инфаркт миокарда, гепатит, рак печени, мышечная дистрофия).

12. Диагностическое значение определения активности аминотрансфераз в сыворотке крови:

а) увеличенный уровень может свидетельствовать о: инфаркте миокарда, гепатите, алкогольном повреждении печени, раке печени, мышечной дистрофии печени.

б) сниженный уровень – о пищевой недостаточности пиридоксина, при беременности, состоянии после гемодиализа.

Например, при инфаркте миокарда активность АсАТ в крови резко возрастает (в 5—10 раз по сравнению с нормой) через 4—6 ч после начала заболевания, а затем постепенно снижается, достигая нормы примерно через 5 дней. Повторное повышение активности АсАТ в крови говорит о продолжающемся процессе некротического распада ткани миокарда.

В клетках сердечной мышцы (миокарда) содержится гораздо больше АсТ, чем АлТ, а в клетках печени - наоборот: АлТ намного больше, чем АсТ. Поэтому ПРИ ИНФАРКТЕ МИОКАРДА АКТИВНОСТЬ АСТ в крови БУДЕТ ЗНАЧИТЕЛЬНО ВЫШЕ, ЧЕМ АЛТ, А ПРИ ВИРУСНОМ ГЕПАТИТЕ АКТИВНОСТЬ АЛТ БУДЕТ ВЫШЕ, ЧЕМ АСТ.

13. Аланинаминотрансферазы в мышцах обеспечивают удаление азота АК при их усиленном катаболизме. При повреждении мышц уровень АлАТ и АсАТ увеличивается, что может служить дополнительным диагностическим критерием. См. вопрос 11 и 12.

14. Повышенное содержание в крови АлАТ может свидетельствовать о некротических процессах в тканях (вопрос 12)

15. Аллергические реакции нередко сопровождаются падением АД, т.к. гистамин, выделяемый тучными кл, является вазодилятатором.

 

 

Образование гистамина из гистидина катализируется гистидиндекарбоксилазой.

16. Реакция образования ГАМК катализируется глутаматдекарбоксилазой в кл серого вещества головного мозга:

ГАМК является медиатором тормозных импульсов в нервной системе. ГАМК и ее аналоги применяются в медицине как нейротропные средства для лечения эпилепсии и других заболеваний.

 

 

17. Пути синтеза серотонина (катализируется декарбоксилазой ароматических АК):

 

Роль гистамина: 1) участник аллергических реакций 2) сильный вазодилятатор 3) расширяет капилляры и увеличивает сосудистую проницаемость 4) понижает артериальное давление 5) повышает тонус (спазм) гладких мышц (бронхи) 6) усиливает секрецию желудочного сока

Роль серотонина: 1) сужает сосуды 2) регулирует свертывание крови 3) обладает антиаллергическим действием.

18. Реакция синтеза дофамина (катализируется декарбоксилазой ароматических АК) и его дальнейшее использование.

Роль дофамина:

1) является предшественником катехоламинов

2) нейромедиатор

3) метил-ДОФА – сильный ингибитор декарбоксилазы ароматических АК.

 

19. Глутаматдегидрогеназа – играет ключевую роль в обмене АК:

Глутамат-ДГ - никотинамидная, отнимаемые протоны и электроны не передаются сразу на кислород, а транспортируются по полной цепи МтО с образованием воды и параллельным образованием трех молекул АТФ. Регуляторным ферментом - ингибируется избытком АТФ, и активируется избытком АДФ.

 

20. Глутаматдегидрогеназная реакция (с коферментом НАДФ) – в обратном направлении:

21. Роль непрямого дезаминирования АК:

1) Обеспечивает образование новых АК из числа заменимых.

2) Образование необходимых клетке кетокислот из заменимых АК

3) Обеспечивают синтез мочевины

4) Главный путь удаления азота у АК при их интенсивном катаболизме

Суть процесса: перенос аминогруппы одной АК на a-кетокислоту с образованием другой АК и другой a-кетокислоты.

22. Реакции образования новых АК:

1) переаминирование (трансаминирование)

2) прямое гидролитическое дезаминирование (асн ® асп)

3) аминирование (глу ® глн)

4) w-декарбоксилирование (асп ® ала)

23. Аммиак может накапливаться в клетках и при участии митохондриальной глутаматдегидрогеназы активировать восстановительное дезаминирование a-кетоглутаровой кислоты, элиминируя ее тем самым из цикла трикарбоновых кислот, что ведет к угнетению тканевого дыхания и накоплению кетоновых тел. Интоксикация аммиаком раньше всего проявляется симптомами угнетения ц.н.с., в тяжелых случаях может развиться кома.

24. Пути обезвреживания аммиака в организме и в клетке:

а) временное связывание – в тканях, интенсивно продуцирующих аммиак – в нервной и мышечной:

1) связывание NH3 с глутаминовой, реже аспарагиновой кислотами с образованием глн и асн

2) аминирование остатков глу и асп в составе белков

3) восстановительное аминирование a-кетоглутарата в глутамат, который в реакции трансаминирования с ПВК образует ала – резервный и транспортный источник аммиака.

б) общее (конечное) обезвреживание

1) выведение в виде солей аммония

2) синтез мочевины

25. У детей незаменимыми являются заменимые у взрослых АК: гис и арг.

Роль гис: является предшественником важного биоамина – гистамина.

Роль арг:

1) участвует в синтезе креатина в почках

2) в составе белков аргинин как полярная положительно заряженная аминокислота участвует в образовании ионных связей и в формировании гидратной оболочки белков

3) участник орнитинового цикла мочеобразования

26. Синтез мочевины – главный путь обезвреживания аммиака в печени.

27. Основными транспортными формами аммиака в печень и почки является ала и глн.

29. В случае чувствительности при некоторых формах лейкоза опухолевых клеток к недостатку аспарагина для лечения можно использовать АсАТ (аспарагиновую аминотрансферазу).

30. Другие органы, кроме почек и печени также могут обезвреживать аммиак (см. вопрос 24 – местные механизмы)

31. Значение определения мочевины в крови в клинической практике:

а) повышение уровня мочевины в крови может свидетельствовать о 1) нарушении функции почек (хронической и острой почечной недостаточности), 2) внепочечные причины: обезвоживание организма, усиленный распад белков (острая желтая дистрофия печени, злокачественные опухоли и др.).

б) понижение концентрации мочевины в крови: 1) повышенная скорость клубочковой фильтрации (у беременных молодых женщин, при нагрузке чрезмерным объемом внутривенных вливаний) 2) патологическое изменении значительной части паренхимы печени 3) недостаточности белка в питании, продолжительном голодании 4) врожденное нарушение нормального протекания цикла мочевины (у детей).

32. Содержание мочевины в крови в норме 2,5-8,3 ммоль/л. Причины повышения – см. выше. При уремии следует ограничить поступление белков с пищей. При этом, предпочтение отдают белковым продуктам, в которых представлены в правильном соотношении все эссенциальные аминокислоты и ограничивают при этом растительный белок, чтобы нормализовать и поддержать азотистый баланс и нейтрализовать симптоматику отравления. В случае проведения гемодиализа поступление белков ограничивать не стоит, возможно даже увеличение количества вводимых белков выше нормы.

33. Возможные пути использования безазотистых остатков АК - кетокислот в кл:

1) источник энергии (a-кетоглутаровая к-та, ЩУК ® ЦТК)

2) синтез новых АК

3) образование кетогенных тел

4) обезвреживание аммиака (глутаматдегидрогеназная реакция)

Кетокислоты обеспечивают интеграцию метаболизма АК, углеводов и липидов.

34. АК могут служить источником энергии в клетке. Гликогенные АК могут превращаться в ПВК, a-кетоглутаровую к-ту, ЩУК, сукцинил-КоА, фумаровую к-ту ® ЦТК ® энергия. Кетогенные АК превращаются в ацетил- или ацетоацетил-КоА и идут на синтез кетонных тел ® энергия.

35. Избыток белков ® образование избытка гликогенных и кетогенных АК ® повышение содержания ПВК, ацетил-КоА, ацетоацетил-КоА ® синтез ВЖК и кетоновых тел и их запасание

36. Глу – гликогенная АК:

а) реакция трансаминирования глу + ПВК ® a-КГ + ала

б) реакции ЦТК: a-КГ ® сукцинил~КоА ® сукцинат ® фумарат ® малат ® ЩУК

б) реакции глюконеогенеза: ЩУК® ФЕПВК ® ФР-1,6-ФФ ® ФР-6-Ф ® гл-6-ф ® гл

37. Из ала можно синтезировать гл:

1) реакция трансаминирования: ала + a-КГ®ПВК + гл

2) реакции глюконеогенеза: ПВК®ЩУК ® ФЕПВК ® ФР-1,6-ФФ ® ФР-6-Ф ® гл-6-ф ® гл

38. Проявления недостаточности ферментов, участвующих в обмене фенилаланина и тирозина:

1) фенилкетонурия - нарушен синтез фенилаланин-гидроксилазы, поэтому фенилаланин превращается в фенилпируват, который оказывает токсическое воздействие на развитие некоторых отделов головного мозга.

2) альбинизм - нарушен синтез ферментов, превращающих ДОФА в ДОФА-хром, поэтому нарушается синтез меланинов.

3) алкаптонурия - нарушен синтез диоксигеназы гомогентизиновой кислоты, она выделяется с мочой, моча приобретает черный цвет.

4) кретинизм - нарушен синтез йодиназы, что приводит к нарушению синтеза йодсодержащих гормонов щитовидной железы.

5) может быть нарушен синтез фермента тирозиназы, который катализирует превращение тирозина в ДОФА, следовательно будет нарушаться синтез гормонов мозгового слоя надпочечников и меланина.

Из всех этих заболеваний в настоящее время удается лечить фенилкетонурию (из рациона ребенка исключают фенилаланин и увеличивают в пище количество тирозина). Если ребенка держать на этой диете до 6-7 лет, тогда не возникает умственная отсталость, т.к. к 6-7 годам успевают развиться отделы головного мозга, развитие которых задерживается при избытке в ткани мозга фенилпирувата.

 

39. Остаточный азот сыворотки крови – азотсодержащие небелковые вещества (промежуточные или конечные продукты обмена простых и сложных белков) – мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин, аммиак, индикан, билирубин и т.д. Азот этих веществ называют остаточным, т.к. он остается в фильтрате после осаждения белков.

Основная часть остаточного азота крови – азот мочевины (50%), азот АК (25%) и азот других азотсодержащих соединений. Норма остаточного азота крови для взрослых 14,3-25,0 ммоль/л. Остаточный азот определяют в безбелковом фильтрате после осаждения белков с последующей минерализацием фильтрата концентрированной серной кислотой. При этом образуется сульфат аммония, который образует с реактивом Несслера соединение желто-оранжевого цвета. Интенсивность окрашивания пропорциональна содержанию азота. Значение метода: диагностика поражения почек (исследование выделительной функции) и мочевинообразовательной функции печени.

40. Нуклеотиды – мономеры нуклеиновых кислот – состоят из:

1) азотистого основания (у всех нуклеиновых кислот)

2) пентозы (рибозы у РНК или дезоксирибозы у ДНК)

3) остатка фосфорной кислоты

Азотистое основание + пентоза = нуклеозид.

Свойства нуклеотидов: 1) отрицательно заряжены (за счет фосфатных групп) 2) циклические соединения 3) гидрофобны 4) поглощают свет при 260 нм (УФ область).

Функции нуклеотидов:

1) структурная – мономеры нуклеиновых кислот, входят в состав коферментов

2) энергетическая (АТФ - это универсальный аккумулятор энергии, энергия УТФ используется для синтеза гликогена, ЦТФ - для синтеза липидов, ГТФ - для движения рибосом в ходе трансляции (биосинтез белка) и передачи гормонального сигнала (G-белок)

3) регуляторная - аллостерические эффекторы многих ключевых ферментов, цАМФ и цГМФ являются посредниками в передаче гормонального сигнала при действии многих гормонов на клетку и активаторами протеинкиназы

41. Первичная структура НК – линейная последовательность нуклеотидов в одной цепи. Нуклеотиды связываются через остатки фосфорной кислоты с помощью 3’,5’-фосфодиэфирных связей.

 

 

42. Вторичная структура ДНК – пространственная ориентация полинуклеотидных цепей в ее молекуле. Представляет собой двойную правозакрученную спираль диаметром 1,8-2,0 нм. Полинуклеотидные цепи антипараллельны и комплементарны. Двойную спираль стабилизируют:

1) водородные связи между азотистыми основаниями

2) Вандерваальсовы силы между азотистыми основаниями

3) гидрофобные взаимодействия

43. Принцип в основе формирования двойной спирали в молекуле ДНК – комплементарность (А-Т (две водородные связи), Г-Ц(три водородные связи).

В РНК такой принцип не реализуется, т.к. она одноцепочечная, в гибридах типа ДНК-РНК комплементарность реализуется в процессе транскрипции, при этом Г соответствует Ц, а А – У.

44. Третичная структура ДНК и тРНКнеобходима для компактности молекул в ядре (ДНК) и в цитоплазме (тРНК). Третичная структура тРНК формируется самостоятельно (в виде двойной буквы Г), а ДНК – в результате связи с белками с образованием нуклеопротеинов 4-х уровней упаковки: нуклеосомный, соленоидный, петлевой, уровень метафазной хромосомы.

45. Нуклеосома – глобула (октамер), состоящая из белкового ядра (из 8 молекул-гистонов, Н2А, Н2В, Н3, Н4 – по две молекулы каждого вида), вокруг которого ДНК делает 1,5-2 оборота. При этом длина накрученного фрагмента ДНК порядка 50 нм, а компактизация составляет в 5-7 раз по сравнению с исходной.

Гистоновые белки обладают положительным зарядом в связи с большим содержанием основных АК – арг и лиз, связь между белками и ДНК – ионная.

46. Нуклеопротеины под действием желудочного сока (НCl) распадаются на белки и нуклеиновые кислоты. Белки катаболизируются до АК, затем всасываются, НК – до нуклеозидов, которые также всасываются. В кл с ними происходит распад либо до АО и пентозы, либо до АО и фосфопентозы:

47. При гиперурикемии повышается образование мочевой кислоты под действием ксантиноксидазы:

48. Причины повышения уровня мочевой кислоты в крови:

1) нечувствительность к регуляторам ферментов синтеза пуринов de novo

2) снижение активности ферментов реутилизации пуринов

3) почечная патология

4) нехватка витамина B9

Последствия: гиперурикемия и подагра (накопление кристаллов мочевой кислоты в суставах).

49. Синтез пуриновых нуклеотидов путем: а) повторного использования готовых азотистых оснований (характерно для размножающихся тканей) б) de novo из низкомолекулярных предшественников (источники N – аспартат, глицин, глутамин, источники С – СО2, глицин, двухуглеродные фрагменты метенил-ТГФК и формил-ТГФК).

ФРПФ + глутамин -------> глутамат + ФФ + фосфорибозиламин (катализируется ключевым ферментом фосфорибозиламидотрансферазой)

Основные промежуточные продукты: фосфорибозиламин, инозинмонофосфат, аденилоянтарная, ксантиловая кислоты.

50. Синтез пиримидиновых нуклеотидов.

Сначала образуется циклическая структура пиримидинового азотистого основания, и только затем присоединяется рибозо-5-фосфат. Источники атомов – СО2, аспартат, глутамин.

Карбамоилфосфатсинтетаза II является ключевым ферментом.

Основные промежуточные продукты: карбомоилфосфат, оротовая к-та, дигидрооротовая к-та.

51. Дефицит фолиевой кислоты (витамина В9) может привести к нарушению синтеза пуринов и пиримидинов ® нарушение синтеза НК, процессов репарации.

52. Реакция, ведущая к образование карбамоилфосфата, общая для синтеза пиримидиновых оснований и мочевины:

а) для пиримидинов (карбамоилфосфатсинтетаза II):

б) для мочевины:

53. Дезоксирибонуклеотиды образуются из рибонуклеотидов путем восстановления рибозного остатка при участии специфической фосфатной системы и фермента рибонуклеозидредуктазы. Донором ионов водорода в этой реакции служит тиоредоксин – низкомолекулярный белок, содержащий SH-группы.

Тиоредоксин получает два атома водорода от трипептида глутатиона, переходящего при этом в окисленную форму. Последующее восстановление окисленного глутатиона происходит с помощью фермента глутатионредуктазы, использующей для этого НАДФН2.

54. Репликация – процесс удвоения ДНК, происходящий в S-фазу клеточного цикла. Полуконсервативный процесс. Главный фермент – ДНК-полимераза, ведущая синтез дочерней цепи по принципам комплементарности, антипараллельности, в одном направлении от 5’ к 3’ концу.

Субстраты для синтеза ДНК: нуклеозид-3-фосфаты: дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ. ДНК-полимераза также требует кроме субстратов, ионы магния и праймер. Праймер – затравочный олигонуклеотид, синтезируемый праймазой.

Репликация начинается в местах повышенной концентрации пар А-Т. Фермент хеликаза раскручивает двойную спираль, фермент топоизомераза снимает напряжение в области репликативной вилки и предотвращает обратное скручивание, ДНК-полимераза I удаляет остатки праймера. Терминация репликации наступает у человека после 8-9 часов, при этом ДНК-лигаза сшивает отдельные фрагменты Оказаки.

55. Репарация – внутриклеточный процесс восстановления поврежденной из-за неблагоприятных воздействий структуры ДНК. Различают: а) дорепликативную б) репликативную в) пострепликативную репарации. Прямая репарация – химическая реакция, направленная на восстановление структуры поврежденного нуклеотида, эксцизионная репарация – вырезание поврежденного фрагмента с участием ряда ферментов:

1) эндонуклеазы – узнает поврежденный участок и разрывает рядом с ним нить ДНК

2) экзонуклеазы – вырезает поврежденный участок

3) ДНК-полимеразы – комплементарно достраивает фрагмент ДНК на месте разрушенного

4) лигаза – сшивает концы ресинтезированного участка с основной нитью ДНК.

Роль репарации: обеспечение постоянства генетического материала.

56. Синтез и-РНК. – транскрипция – переписывание информации с ДНК на и-РНК. Для эукариот в этом процессе участвуют: РНК-полимераза I – синтезирует р-РНК, РНК-полимераза II – синтезирует и-РНК, РНК-полимераза III – т-РНК. Субстраты синтеза: матрица, рибонуклеозидтрифосфаты, праймер не требуется. Синтез идет антипараллельно, от 5’ к 3‘ концу. Вначале и-РНК образуется в виде предшественника – пре-и-РНК, затем идет кэпирование – присоединение 7-метилгуанозина к 5’-концу полиаденилового конца для защиты этого конца от нуклеаз, помогает присоединиться к рибосомам. На 3’- конце идет полиаденилирование – для защиты от нуклеаз, участвует в транспорте из ядра в цитоплазму.

57. Единица транскрипции у эукариот – транскриптон: неинформативная зона (промотор) и информативная (структурные гены – экзоны – информативны, интроны – нет + спейсеры – вставки, разделяющие структурные гены). В отличие от прокариот у эукариот работу транскриптона регулируют несколько генов-репрессоров, а индукторами являются сложные молекулы (гормоны и т.д.), часто требуется несколько индукторов – ступенчатый процесс. Образуемая в процессе транскрипции и-РНК содержит неинформативные участки и подвергается процессингу (вырезание неинформативных участков) и сплайсингу (склеиванию оставшихся фрагментов).

58. Обратная транскрипция – передача генетической информации от и-РНК к ДНК с помощью фермента обратной транскриптазы (ревертазы). В ходе этого процесса комплементарно синтезируется одна цепь ДНК на основе и-РНК, а затем достраивается вторая цепь ДНК на основе первой.

Роль: 1) один из способов репарации ДНК 2) получение множественных копий ДНК 3) передача генетической информации у ряда вирусов

59. Генетический код – система записи генетической информации в ДНК (РНК) в виде определенной последовательности нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов определяет последовательность включения АК в синтезируемый белок. 3 нуклеотида – триплет – кодон – кодируют 1 АК. Совокупность триплетов и составляет генетический код.

Свойства генетического кода:

1) триплетность

2) вырожденность (избыточность – 1 АК кодируется несколькими триплетами)

3) специфичность (1 кодон кодирует только 1 АК)

4) однонаправленность (от 5’ к 3’ концу)

5) неперекрываемость (один нуклеотид входит в состав только одного кодона)

6) универсальность (у всех живых организмов одинаковые АК кодируются одинаковыми кодонами)

7) отсутствие знаков препинания внутри гена.

60. тРНК (10-15% от все РНК) транспортирует АК к месту синтеза белка – на рибосомы. Имеет форму клеверного листа, содержит два основных центра:

а) антикодон – для связывания АК

б) участок для прикрепления АК (5’ и 3‘ концы)

Нуклеотидная цепь тРНК содержит всего 75—90 нуклеотидов. Особенностью тРНК является относительно высокое содержание нуклеотидов, включающих минорные азотистые основания. Т-РНК с помощью высокоспецифичных ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз присоединяют к себе ту или иную аминокислоту и переносят ее на рибосому. Для одной и той же аминокислоты имеется несколько тРНК, которые называют изоакцепторными. Транспортная РНК в ходе синтеза полипептидной цепи белка «узнает» специфическую аминоацил-тРНК-синтетазу, принимает от нее активированную аминокислоту, присоединяется к иРНК на рибосоме и тем самым обеспечивает строгую специфичность выбора и встраивания аминокислот в растущую молекулу белка; после образования пептидной связи между доставленной аминокислотой и уже построенной полипептидной цепью тРНК удерживает эту цепь на рибосоме.

61. Аминоацил-тРНК-синтетаза – фермент, участвующий в биосинтезе белка, отвечает за специфичность связывания АК с тРНК.

АК + АТФ ® ФФн + аминоацил-аденилат + тРНК ® АМФ + аминоацил-тРНК.

Известно 20 аминоацил-тРНК-синтетаз (по количеству L-АК). Содержит 4 участка: для АК, для т-РНК, для воды, для АТФ. Правильность присоединения АК.

62. Рекогниция – процесс узнавания тРНК своей АК, происходящий при помощи фермента аминоацил-тРНК-синтетазы.

63. Трансляция – синтез полипептида с последовательностью АК, отвечающей последовательности триплетов нуклеотидов в молекуле и-РНК. Этапы трансляции: 1) кодирование 2) рекогниция 3) собственно трансляция: инициация, элонгация, терминация.

Участники трансляции: и-РНК, рибосомы, аминоацилтРНК, активированные формы АК, ГТФ, факторы инициации, элонгации, терминации.

Перед началом синтеза белка рибосомы диссоциированы. На этапе инициации к малой субъединицы рибосомы 3’ концом присоединяется и-РНК. К первому инициирующему кодону присоединяется 1 аминоацил-тРНК, несущая метионин. Затем присоединяется к образованному комплексу большая субъединица рибосомы с затратой ГТФ – образование инициирующего комплекса. В рибосоме образуется два центра – аминоацильный и пептидильный. В свободный А-центра поступает следующая аминоацил-тРНК ® фермент пептидил трансфераза образует пептидную связь между АК, дипептид остается в А-центре® транслоказа перемещает рибосому на 1 кодон и-РНК ® дипептид при этом оказывается в П-центре ® в освободившийся А-центр поступает следующая АК.

Элонгация заканчивается терминацией – наступает, когда в А-центр оказывается один из трех нонсенс-кодонов (стоп-кодонов): УАА, УАГ, УГА. Они не соответствуют ни одной тРНК, распознаются рилизинг-ферментами, которые вызывают отсоединение синтезированного белка и диссоциацию рибосомы.

61. Регуляция транскрипции у прокариот.

Единица транскрипции прокариот – оперон, состоит из 1) промотора – места первичного прикрепления РНК-полимеразы, 2) оператора – включает и выключает экспрессию структурных генов 3) структурных генов. На некотором расстоянии от оперона находится ген-регулятор, отвечающий за синтез белка-репрессора, способного вступать в химическое взаимодействие с геном-оператором и «выключать» его работу.

Поступление в кл индуктора ® индуктор+белок-репрессор ® освобождение гена-оператора ® РНК-полимераза присоединяется к промотору ® комплементарно со структурных генов создается и-РНК ® трансляция и-РНК ® синтез фермента, разрушающего индуктор ® освобождение белка-репрессора ® присоединение его к оператору ® остановка трансляции.

65,67. ПЦР – увеличение количества копий ДНК, находящейся в биологическом материале в минимальных количествах. Этапы: 1) денатурация ДНК (до 90°) 2) добавление специфического праймера и охлаждение ДНК (до 55°) (отжиг) 3) добавление нуклеотидов (субстратов синтеза) и ДНК-полимеразы (фермента синтеза) 4) повторение цикла. Позволяет за короткое время получить множество копий ДНК (порядка 20 млн за 0,5 ч).

Применение: 1) диагностика вирусных и бактериальных инфекций (ВИЧ, гепатит, хламидиоз) 2) генетическая диагностика заболеваний 3) судебная медицина.

66. Расшифровав нуклеотидную последовательность гена, можно установить последовательность АК в кодируемом белке, однако следует помнить что ген содержит некодирующие последовательности – интроны и спейсеры, которые удаляются в ходе процессинга и сплайсинга и не отражаются в структуре конечного белка. Поэтому, чтобы достоверно установить последовательность АК в белке, можно методами генетической инженерии синтезировать белок, а затем подвергнуть его биохимическому анализу (электрофорезу).

68. Клонирование – получение большого количества молекул, клеток, организмов – потомков одного предка. Для клонирования бактериальных и вирусных генов необходимы носители генетической информации – плазмиды, ДНК (РНК) бактериофага, нуклеоид, хромосомы дрожжей.

Этапы: 1) получение генетического материала 2) включение гена в векторную молекулу, создание рекомбинантной ДНК 3) введение рекДНК в кл хозяина 4) отбор трансформированных кл на селективных средах.

Применение: 1) получение разнообразных вакцин и иммунологических диагностикумов 2) синтез ряда БАВ: СТ, инсулин, эритропоэтин, интерфероны, факторы свертывания крови 3) получение ферментов в промышленности 4) получение относительно недорогого пищевого белка для животных и т.д.

69. Вектор – природный ген определенного микроорганизма с внедренным в него участком чужеродного гена. В качестве векторов применяется: 1) плазмида – небольшая кольцевидная молекула ДНК бактерий, реплицируемая независимо от нуклеоида 2) бактериофаг лямбда 3) хромосомы дрожжей 4) космидные векторы - гибрид фага лямбда и плазмиды.

70. «Метод отпечатков пальцев» ДНК используется для: 1) идентификации личности в судебной медицине 2) комплексной диагностики наследственных заболеваний 3) поиске участков ДНК, отвечающих за развитие патологии 4) установления отцовства.

В основе метода – принцип гибридизации на основе комплементарности.

71. Рестриктазы (рестриктационные эндонуклеазы) – ферменты, узнающие специфическую последовательность нуклеотидов и разрывающие в этом месте молекулу ДНК. Действуют в области палиндромов ДНК – мест, где последовательность нуклеотидов одной цепи идентична последовательности нуклеотидов другой цепи, прочитанной в обратном порядке. В молекулярной биологии рестриктазы используют для создания генетических векторов (внедрение гена в плазмиду и т.п.)

72. При проведении блот-анализа ДНК используют одноцепочечную молекулу ДНК, комплементарную искомой и меченую радиоактивным фосфором P32. Позволяет диагностировать в геноме дефектные гены, установить наличие наследственных заболеваний.

73. Этапы постановки блот-анализа ДНК:

1) экстракция ДНК

2) разрезание ДНК рестриктазами

3) разделение ДНК путем электрофореза в агарозном геле

4) перенос ДНК на нитроцеллюлозу и денатурация ее щелочью

5) блокирование пустых зон избытком ДНК

6) обработка зондом и образование гибридов мишень-зонд

7) отмывка несвязанного зонда и ауторадиография