Структура и свойства нуклеопротеидов.

Функция нуклеопротеидов заключается в хранении и передаче наследственной информации.

Состоят из белков и нуклеиновых кислот. Простетической группой нуклеопротеидов является нуклеиновая кислота.

При легком гидролизе белок дает пептиды, а нуклеиновые кислоты дают нуклеотиды или нуклеозиды.

При жестком гидролизе образуются аминокислоты, азотистые основания (аденин, гуанин, урацил, цитозин, тимин), рибоза, дезоксирибоза.

 

 

 

Виды нуклеиновых кислот

Признаки	ДНК	РНК
I. Химическое строение
а) производные пурина	А, Г	А, Г
б) производные пиридина	Ц, Т	Ц, У
в) углеводы	Дезоксирибоза-5-фосфат	Рибоза-5-фосфат
г) Фн	Н3РО4	Н3РО4
д) минорные основания	+	+ + +
II. Локализация	Ядро, митохондрии	Ядро, цитоплазма
III. Содержание	Неизменно	Изменяется
IV. Метаболизм	Инертен	Активный
V. Функция	Хранитель информации	Передача информации

Виды РНК: информационная (матричная)

Рибосомальная

Транспортная

Функции: И-РНК – передача информации

Р-РНК – основа рибосом. Способствует передвижению и-РНК по рибосоме.

Т-РНК – перенос аминокислот.

Структура нуклеопротеидов.

1. Первичная структура – это последовательность нуклеотидов, соединенных сложноэфирной связью. При изучении структуры Чаргафом установлены закономерности:

а. Количество А=Т, Ц=Г

б. Количество пуриновых оснований = количеству пиримидиновых А+Г=Ц+Т

в.

2. Вторичная структура – трехмерная, пространственная структура, состоящая из антипараллельных противозакрученных спиралей. Шаг спирали содержит 10 нуклеотидов. Внутри цепочки находятся азотистые основания, соединенные по принципу комплиментарности.

Образуют вторичную структуру водородные связи, вандер-вальсовы связи, гидрофобные. ДНК имеет двуцепочную вторичную структуру, РНК – одноцепочную.

Изучена в Работах Уотсона и Крика.

3. Третичная структура – определенная укладка спирализованной структуры. М-ДНК имеет форму восьмерки. РНК – изучена мало.

4. Четверичная структура – фонкционально активная, соединена с белком.

В состав нуклеопротеидов входят белки гистонового ряда, которые соединяются с НК слабой электростатической связью.

Функции гистонов:

1) Участвуют в пространственном построении НК;

2) Регулируют активность генома – репрессия гена, с которым соединен гистон и ген будет молчать.

Гистоновые белки содержат лиз, арг, мало цис.

Негистоновые белки образуют с ДНК легко разрушаемые связи и это обеспечивает регуляцию активности генома.

В процессе жизни ДНК может подвергаться под действием химических соединений (кофеин) или радиоактивного излучения изменениям, т.е. мутациям.

Виды мутаций:

1. Транзиция – замена пуринового основания на другое пуриновое.

2. Трансверсия – замена пуринового основания на пиримидиновое.

3. Делеция – вставка пары нуклеотидов.

4. Вставка пары нуклеотидов.

Тяжелые последствия наблюдаются при вставке или выпадении нуклеотидов.

В случае делеции одного мономера изменяется считывание всех последующих кодонов – это мутация со «сдвигом рамки». В результате синтезируется белок с «бессмысленной» последовательностью аминокислот. При делеции двух мономеров также происходит сдвиг рамки. При утрате трех мономеров (или число, кратное трем) сдвига рамки нет и синтезируется белок, укороченный на 1 аминокислоту.

Нуклеиновые кислоты.

Хромосомы – очерченный материал 46 пар.

Если клетка находится в покое, то хромосомы называют хроматином.

Хроматин – 60% белка, 35 ДНК, остальное РНК. Представлен в виде нитей с узелками и утолщениями (нуклеосома).

У человека в спейсере – 50 пар нуклеотидов. Нуклеосома – 90%, спейсер – 10%.

Спейсер – это активный хроматин, списывание информации (транскрипция) идет с этих участков.

Нуклеосома – это белковый + нуклеотидный компонент. Сюда входят гистоны, имеют основной характер (арг, лиз), нет цис, мало три, много гли. Молекулярная масса – 25 – 30 тысяч дальтон.

Взаимодействуют гистоны с НК за счет электрохимических взаимодействий (гистон (+), НК (-)).

5 классов гистонов:

Н₁ – лизин

Н₂b – лиз

Н₂а – лиз = арг

Н₃ – арг , есть лиз, цис!!

Н₄ – арг , гли

Молекулярная масса всех классов одинакова.

Н₁ – находится в спектре. При взаимодействии образуется октамер.

Функциональные участки ДНК – это гены.

1. Структурные гены – ответственны за последовательность АМК и за последовательность нуклеотидов.

2. Регуляторные участки – промотор

3. Интроны – неинформативные участки – нетранскрибируемые участки.

 

Билет 68.

I. Виды переноса генетической информации.

1. Перенос генетической информации в пределах одного класса нуклеиновых кислот, т.е. от ДНК к ДНК или у некоторых вирусов от РНК к РНК, называется репликацией или самоудвоением.

2. Перенос информации между разными классами нуклеиновых кислот: ДНК-РНК, называется транскрипцией или переписыванием.

Транскрипция бывает прямая от ДНК к РНК и обратная от РНК к ДНК. Обратная транскрипция выявлена у РНКовых опухолеродных вирусов.

3. Перенос генетической информации от м-РНК к белку, называется трансляцией или переводом.

Перенос генетической информации от ДНК через РНК к белку называется центральным постулатом генетики. Этот постулат был сформулирован Криком.

Репликация.

Возможны 3 типа репликации:

1. Консервативная – дочерняя двойная спираль ДНК образуется без разделения цепей родительской ДНК.

2. Полу консервативная – цепи родительской ДНК расходятся, и на каждой из родительских цепей образуются комплиментарные цепи дочерней ДНК.

3. Дисперсивная – происходит расщепление в нескольких местах цепей родительской ДНК и образование на ней новых цепей ДНК.

У высших организмов репликация ДНК происходит полуконсервативным путем.

Этапы биосинтеза ДНК.

Условно механизм синтеза делят на 3 этапа: инициацию, т.е. начало, элонгацию, т.е. продолжение, и терминацию, т.е. прекращение синтеза.

Первый этап – инициация – начало синтеза нуклеотидных цепей на матрице ДНК затравочного олигорибонуклеотида (праймера) со свободной гидроксильной группой у С-3’рибозы.

Второй этап – элонгация синтеза ДНК состоит из 2 стадий. На первой стадии идет репликация обеих материнских цепей ДНК, синтез одной идет непрерывно, а другой фрагментарно при помощи ДНК-полимеразы III. Вторая стадия включает связывание фрагментов друг с другом, здесь происходит отделение олигорибонуклеотидных праймеров. Процесс идет при помощи ДНК-лигаз.

Третий этап терминация синтеза ДНК наступает тогда, когда исчерпана ДНК-матрица.

Репарация ДНК - исправление поврежденных участков одной из цепей ДНК. Сначала такой участок удаляется ДНКазами. Затем при участии фрагмента ДНК-полимеразы I заполняется фрагмента ДНК-полимеразы I заполняется пробел путем синтеза участка в направлении 5’ 3’. Затем концы сшиваются ДНК-лигазой.

 

Основные этапы репликации ДНК (схема).

 

Билет 73

По химической структуре гормоны можно разделить не 3 группы:

1. Стероиды.

2. Производные аминокислот.

3. Белково-пептидные гормоны. Внутри каждой группы выделяют еще группы гормонов.

Гормоны
Стероидные	Производные аминокислот	Белковопептидные гормоны
Кортикостероиды	Половые	Трипто-фана мела-тонин (гормон эпифиза)	Тирозина	1.Нейрогипофи-зарные 2.Гипоталамичес-кие релизингфакторы 3.Пептиды поджелудочной железы (инсулин, глюкагон) 4.Гипофизарные (пептиды типа АКТГ) 5.Белки паращи-товидных желез (паратгормон, кальцитонин)
Глюко-корти-коиды	Минера-локорти-коиды	Ан-дро-гены	Эс-тро-гены	Катехол-амины	Тиреоид-ные гормоны

Классификация гормонов.

В составе белково-пептидных гормонов можно выделить 3 фрагмента, имеющих разное функциональное значение:

1. Адресный фрагмент – гаптомер – обеспечивает поиск мест специфического действия, но не вызывает биологических эффектов.

2. Актон – эффектомер - обеспечивает включение гормональных эффектов.

3. Вспомогательный (дополнительный) фрагмент стабилизирующий гормон, регулируя его активность, но не оказывает прямого влияния на реализацию гормонального эффекта.

Отличительная черта адресных фрагментов – способность в физиологических концентрациях конкурировать с цельной молекулой гормона за связывание с определенными рецепторами и неспособность в любых концентрациях воспроизводить гормональный эффект. Вместе с тем актоны практически не конкурируют в физиологических концентрациях с цельной молекулой гормона за связывание с реагирующей клеткой, но могут в сверхфизиологических концентрациях вызывать специфические гормональные эффекты.

Химической модификацией структуры гормональной молекулы можно получить производное гормона, которое будет связываться рецепторами, но не будет вызывать эффекта. Такие модифицированные соединения могут обратимо конкурировать с нативными гормонами за связи рецепторов, блокируя гормональный эффект. На этом принципе основано действие антигормонов конкурентного типа.

I. Синтез белково-пептидных гормонов.

Синтез полипептидного гормона складывается из 2 этапов:

1. Рибосомального синтеза неактивного предшественника на матрице мРНК.

2. Посттрансляционное образование активного гормона.

Посттрансляционная активация гормональных предшественников может происходить 2 путями:

1. Многоступенчатая ферментативная деградация молекул крупномолекулярных предшественников с уменьшением размера молекул.

2. Неферментативная ассоциация прогормональных субъединиц с укрупнением молекулы активируемого гормона.

Первая форма активации предшественников пептидных гормонов характерна для инсулина, паратгормона, ангиотензина.

Рассмотрим этот процесс на примере инсулина. На первом этапе на полисомах -клеток синтезируется короткоживущий одноцепочечный пептид, состоящий из 104 – 110 аминокислотных остатков. Этот пептид назван препроинсулином и не обладает биологической активностью:

Сигнальный и вставочный фрагменты вариабельны у различных видов животных. В цистернах шероховатого ретикулума препроинсулин подвергается протеолизу с N-конца, в результате отщепляется сигнальный 23-членный пептид, «протаскивающий» прогормон через мембрану. Препроинсулин превращается в проинсулин, обладающий очень низкой биологической активностью. Затем происходит ферментативное выщепление вставочного фрагмента и проинсулин, А и В цепи соединяются дисульфидными связями.

Схема синтеза:

Ген мРНК препрогормон прогормон

 

гормон А