Государственный медицинский университет города Семей Кафедра биохимии и

Р. 225ОМФ
Проверила: Олжаева Р.Р.
Семей 2013 г
Тема: «Нуклеопротеиды и нуклеиновые кислоты

.Структура и функции нуклеопротеидов и нуклеиновых кислот. Структурная организация хромосом. Механизмы синтеза белка и нуклеиновых кислот.»

нуклеиновых кислот и нуклеотидов.
3. Структурная организация хромосом.
4. Механизмы синтеза белка

и нуклеиновых кислот
IIIЗаключение
IV Список литературы

функцией хромосом ядра клеток, с синтезом РНК и функцией рибосом

ЭПС. Благодаря многочисленным исследованиям стало очевидно, что в основе структуры ген.кода лежит нуклеотидная последовательность полинуклеотидных цепей ДНК. Сформулирован основной постулат молекулярной биологии и генетики (ДНК – РНК– белок). Было установлено, что основными генетическими механизмами являются процессы репликации и репарации ДНК, транскрипции (синтез РНК), трансляции (синтез белка) и механизмы рекомбинации.

функции, связанные с хранением и реализацией генетич. информации. Нуклеопротеиды образуются

с участием как ДНК (дезоксирибо-нуклеопротеиды, или ДНП), так и РНК(рибонуклеопротеи-ды, или РНП). Типичные представители РНП -рибосомы (комплексы рибосомных РНК с белками) и информосомы (комплексыматричных РНК с белками); типичный ДНП-хроматин (комплекс ДНК с гистонами и негистоновыми белками). К нуклеопротеидам относят такжевирусы (бактериофаги, вирусы растений и животных без внеш. оболочки) и нуклеокапсиды вирусов (комплексы вирусных РНК и ДНК с белками увирусов с внеш. оболочкой).
Нуклеопротеиды существуют в клетке длит. время.

получают из синтетич.полинуклеотидов и белков. Последние широко используют в исследованиях как модели

природных нуклеопротеидов.
Нуклеопротеиды выделяют из клеток в осн. с помощью ультрацентри-фугирования и гель-электрофореза, избегая денатурирующих воздействий.

органических растворителях. Очень чувствительны к действию температуры и критическим значениям

уровня pH. Молекулы ДНК с высокой молекулярной массой, выделенные из природных источников, способны фрагментироваться под действием механических сил, например при перемешивании раствора. Нуклеиновые кислоты фрагментируются ферментами — нуклеазами.

Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновая кислота (от лат. nucleus — ядро) — высокомолекулярное органическое соединение, образованное остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.

строению и функциям. Одна из них содержит углеводный компонент дезоксирибозу

и названа дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). Другая содержит рибозу и названа рибонуклеиновой кислотой (РНК).

пуриновое или пиримидиновое основание — специфическую.
Химически нуклеиновые кислоты представляют собой

биополимеры, состоящие из мономерных звеньев — нуклеотидов. Каждый нуклеотид содержит три различных компонента: азотистое основание, моносахарид пентозу, остаток фосфорной кислоты (P). Эти компоненты соединены друг с другом в такой последовательности: азотистое основание — пентоза — фосфат. Соседние нуклеотиды связаны друг с другом посредством эфирной связи между моносахаридом и фосфатом другого нуклеотида.

Биологическая функция нуклеиновых кислот оставалась неизвестной в течение почти столетия. Только в 40-х гг. XXв. О.Т . Эвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти установили, что эти биополимеры ответственны за хранение, репликацию (воспроизведение), транскрипцию (передачу) и трансляцию (воспроизведение на белок) генетической (наследственной) информации. В 1953г., когда Дж. Уотсон и Ф. Крик сообщили о расшифровке молекулярной структуры ДНК, биохимия и вообще биология начала отсчет новой эры познания живой материи.

кислот понимают порядок, последовательность расположения мононуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК

и РНК.

2. Вторичная структура - Она основана на молекуле Днк которая состоит из двух цепей образуя правовращающую спираль в которую обе полинуклеотидные цепи закручены вокруг одной и той же оси.Одна оссобенность они удерживаються водородными связами.

3. Третичная структура - Двойная спираль ДНК на некоторых участках может подвергаться дальнейшей спирализации с образованием суперспирали или открытой кольцевой формы.

элементы клеточного ядра, содержащие гены. В клетках всех организмов имеется

определенное, характерное для каждого биологического вида число хромосом (хромосомный набор). В половых клетках (гаметах) все хромосомы набора представлены в единственном числе (гаплоидный хромосомный набор), в соматических клетках в диплоидном наборе.

комплексе с молекулами многочисленных белков составляют хромосому. В структуре хромосомы

молекула ДНК наряду с типичной одной двойной спиралью может содержать участки, состоящих из нескольких двойных спиралей, дополнительно закрученных крупными витками.
Молекула ДНК заряжается отрицательно и присоединяет к своей поверхности по всей длине положительные белки-гистоны, образуя хроматин.
Хромосомы по своей структуре – нуклеопротеиды. Они состоят из белковой части (гистоны), и простатической группы (ДНК, РНК).
В 1932 г. Герман Мёллер обратил внимание на особое поведение концевых участков хромосом, которые предотвращали склеивание одних хромосом с другими. Он назвал их теломерами.

Структурная организация
хромосом

свою индивидуальность в ядре, хромосомы обладают способностью к удвоению (редупликации)

в интерфазе, конденсации и продольному расщеплению в митозе. При формировании половых клеток соответствующие друг другу (гомологичные) хромосомы соединяются (конъюгируют) по длине, образуя так называемые биваленты и обмениваются гомологичными участками (явление генетической рекомбинации).

спираль ДНК соединяется с группами из восьми молекул белка гистона

и образует нуклеосомы - частицы, имеющие вид нанизанных на нить из ДНК бусинок.
Нуклеосомы и соединяющие их участки ДНК плотно упакованы в виде спирали толщиной в 36 нм. На каждый виток спирали приходится примерно 6 нуклеосом, которые по своим размерам и другим признакам соответствуют хромомере хромосом.

на особое поведение концевых участков хромосом, которые предотвращали склеивание одних

хромосом с другими. Он назвал их "теломерами", что в переводе с греческого означает "концевые частички". Длина теломер колеблется от 5 до 15 тысяч пар оснований.
Главной функцией теломер является защита концов хромосом от деградации и слипания во время клеточного деления.
Для деления клетки необходимо, чтобы перед этим произошло удвоение хромосом.
ДНК-полимеразы –ферменты ведущие синтез ДНК на ДНК-матрице нуждаются в наличии праймеров .
Функцию праймеров выполняет фрагменты РНК, синтезируемые на ДНК матрице ферментом праймазой.
После завершения синтеза копий ДНК происходит удаление праймеров, и дочерние цепи ДНК оказываются недореплицированными, то есть короче материнских ДНК на размер праймера (на 100-200 нуклеотидов), что приводит укорочению теломеров.

роль часов, отсчитывающих число делений клетки и продолжительность жизни.
При

каждом делении клетки теломеры дочерних клеток становятся короче на 100-200 нуклеотидов.
По достижении критической длины теломеров ДНК запускаются процессы остановки клеточного цикла.
Это состояние получило название сенессенса или "репликативного старения ".
Старение обусловлено исчезновением теломер и образованием "липких" концов хромосом, что вызывает их слипание.
Далее запускаются реакции разрушения ДНК, в результате чего клетка утрачивает способность к репродукции и погибает.

В результате того что после каждой репликации дочерние цепи ДНК оказываются короче материнских на размер первого РНК-праймера (10-20 нуклеотидов), образуются выступающие однонитевые 3'-концы материнских цепей.
Они-то узнаются особым ферментом - теломеразой, которая последовательно наращивает материнские цепи (у человека на сотни повторов), используя 3'-ОН-концы их в качестве затравок, а РНК, входящую в состав фермента, в качестве матрицы.
Образующиеся длинные одноцепочные концы, в свою очередь, служат матрицами для синтеза дочерних цепей по традиционному репликативному механизму.

(6-8 нуклеотидов) повторяющимися последовательностями (у позвоночных TTAGGG).
Согласно номенклатуре, этот

фермент называют ДНК-нуклеотидилэкзотрансферазой или теломерной терминальной трансферазой.
Помимо белковой части теломераза содержит РНК, выполняющую роль матрицы для наращивания ДНК повторами.
Длина теломеразной РНК колеблется от 150 нуклеотидов у простейших до 1400 нуклеотидов у дрожжей, у человека - 450 нуклеотидов.
Сам факт наличия в молекуле РНК последовательности, по которой идет матричный синтез куска ДНК, позволяет отнести теломеразу к своеобразной обратной транскриптазе, то есть ферменту, способному вести синтез ДНК по матрице РНК.

аминокислоты в полипептидную цепь, служит триплет ( триплетный код).

2. Код универсален: одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты у всех живущих на Земле организмов.
3. Каждой аминокислоте соответствует свой код (ТТТ - фенилаланин, ЦТТ - лейцин, ТАТ - тирозин и др.).
4. Триплетный код является вырожденным: аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (ТТГ, ТТЦ - фенилаланин, ААГ, ААЦ - аспарагин и др.).
5. Триплетный код не перекрывается.
6. Имеет место инициирующий триплет и терминирующий стоп триплет (кодон).
Инициирующий "стартовый" триплет (АТГ - триплет метионина, ГТГ -триплет валина) служит сигналом, означающим начало полипептидной цепи.
Терминирующий стоп триплет (ТАА, ТАГ, ТГА), или бессмысленный код, не кодирует ни одну аминокислоту, и служит "стоп сигналом", означающим конец синтеза полипептидной цепи.

Генетический код.

Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии
Биосинтез белка происходит в

два этапа. В первый этап входит транскрипция и процессинг РНК, второй этап включает трансляцию. Во время транскрипции фермент РНК-полимераза синтезирует молекулу РНК, комплементарную последовательности соответствующего гена (участка ДНК). Терминатор в последовательности нуклеотидов ДНК определяет, в какой момент транскрипция прекратится. В ходе ряда последовательных стадий процессинга из мРНК удаляются некоторые фрагменты, и редко происходит редактирование нуклеотидных последовательностей. После синтеза РНК на матрице ДНК происходит транспортировка молекул РНК в цитоплазму. В процессе трансляции информация, записанная в последовательности нуклеотидов переводится в последовательность остатков аминокислот.ф

Биосинтез Белков и Нуклеиновых Кислот.

в пределах одного типа нуклеиновых кислот, т.е. синтез ДНК.
Для репликации

ДНК необходим ряд условий:
наличие структурного материала для сборки новых цепей ДНК
Расплетенные полинуклеотидные цепи ДНК.
РНК-затравка (праймер)
Ферменты.

Суммарно процесс синтеза ДНК можно представить следующей схемой:

M(d АТФ+dТТФ) + n(dГТФ + dЦТФ) ------- ДНК + (m + n) H4P2O7
В ходе репликации самопроизвольно или под действием различных внешних факторов могут совершаться ошибки, приводящие к изменению нуклеотидного состава и их последовательности соединения в ДНК. Нарушение процесса репарации может привести к мутациям, к нарушению процесса сохранения ген. информации.

трифосфорные эфиры дезоксирибонулеозидов служат одновременно источниками энергии, освобождаемой при отщеплении

пирофосфата.

2-Реакция идет в присутствии ДНК-матрицы.

3.Все вновь синтезируемые молекулы ДНК имеют структуру, идентичную первичной структуре ДНК-матрицы.

Удвоение ДНК происходит вследствие того, что цепи расходятся, а потом каждая цепь служит матрицей, на которой собирается комплементарная ей новая цепь ДНК.
В результате образуются две дочерние, двуспиральные, неотличимые по строению от родительской ДНК молекулы.
Каждая из них состоит из одной цепи исходной родительской молекулы ДНК и одной вновь синтезированной цепи.

молекул мРНК.
Транскрипцмия идет в 3 фазы:
1. Фаза инициации: зависимая РНК-полимераза

присоединяется к промоторному гену оперона. Различают 3 вида РНК-полимеразы (1, 2, 3). 1 ответственна за транскрипцию рРНК, 2 за синтез тРНК, а 3 участвует в синтезе мРНК. Связывание РНК-полимеразы с промотором приводит к локальному расхождению нуклеотидных цепей в этом участке гена. Одна из цепей служит матрицей. Первой, исходной реакцией синтеза РНК является реакция присоединения АТФ или ГТФ соответствубющего второго рибонуклеотид трифосфата. При этом образуется динуклеотид.

перемещения РНК-полимеразы вдоль ДНК путем присоединения очередного рибонуклеотида. Идет наращивание

полинуклеотидной цепи синтезируемой молекулы РНК. Скорость элонгации 40-50 нуклеотидов в сек, что в 30 раз медленнее скорости репликации ДНК.
3. Фаза терминации (завершение) происходит после достижения РНК-полимеразой терминирующих кодонов, являющихся стоп-сигналам. Одновременно спец.белок обрабатывает транскрипцию, взаимодействуя с терминирующими кодонами. Благодаря этому формируется определенной длины молекулы РНК. Первичные продукты транскрипции являются полными копиями структурных генов ДНК, но в них имеются информативные и неинформативные участки. Поэтому первичный транскрипт называют РНК-предшественниками. В ядре они проходят стадию пост транскрипционного созревания или процессинга. В ходе процессинга удаляются неинформативные участки в пре-РНК и образуются функцонально зрелые молекулы РНК.

участков генов – сплайсинг

Модификация 5 ‘и 3’ –концевых участков РНК.
Процессинг

РНК
Между транскрипцией и трансляцией молекула мРНК претерпевает ряд последовательных изменений, которые обеспечивают созревание функционирующей матрицы для синтеза полипептидной цепочки. К 5΄-концу присоединяется кэп, а к 3΄-концу поли-А хвост, который увеличивает длительность жизни иРНК. С появлением процессинга в эукариотической клетке стало возможно комбинирование экзонов гена для получения большего разнообразия белков, кодируемым единой последовательностью нуклеотидов ДНК, — альтернативный сплайсинг.

цепи, т.е. синтез белка.
В процессе трансляции можно выделить 2 этапа

– рекогниция или узнавание аминокислот, протекающий в гиалоплазме, и синтез белка на рибосомах.

Весь процесс синтеза белка можно разделить на 3 фазы: инициации (начало), элонгации (удлинение полипептидной цепи), терминации (окончание синтеза).

Для обеспечения биосинтеза необходимы: мРНК, аминоацил-тРНК, факторы инициации, инициирующие аминоацил-тРНК, фермент пептидилтрансфераза, ГТФ, факторы терминации и рибоомы.

которая образует комплекс с малой субьединицей рибосом, в пределах инициирующего

кодона. Этому кодону соответствует антикодон met-тРНК. Одновременно met-тРНК образует комплекс с ГТФ и фактором инициации F2 и этот комплекс в присутствии фактора инициации F1 присоединяется к малой субъединице рибосомы. После образования такого комплекса малая субьеденица рибосом – ГТФ, фактор Ф3 освобождаются. Далее к малой субьеденице рибосом присоединяются большая субьединица. Сборка рибосом завершается формированием в большой субьеденице двух активных центров: Р-центр и А-центр 9он остается свободным). На этом данная фаза заканчивается.

Фаза инициации.

ГТФ в свободный А-центр комплиментарно кодону мРНК встраивается соответствующая аминоацил-тРНК.

Под воздействием пептидилтрансферазы остаток метионина с met-тРНК Р-центра переносится к аминогруппе аминокислоты находящейся в А-центре в составе аминоацил-тРНК.

В результате в А-центре образуется дипептидил т-РНК. тРНК оставшаяся в Р-центре высвобождается.

Под воздействием вне рибосомального фактора элонгации ЕF2 и энергии гидролиза 2-х молекул ГТФ рибосома сдвигается в сторону локализации дипептидил-тРНК.

В результате транслокации рибосомы относительно мРНК, дипептидил-тРНК оказывается в Р-центре, а на уровне сводобного А-центра обнажается новый кодон (триплет), к которому по правилу комплиментарности своим антикодоном присоединяется соответствующая аминоацил-тРНК.

Далее цикл повторяется.

Фаза элонгации.

рибосом не встретится один из терминирующих триплетов ("бессмысленных" кодонов) мРНК

- УАА, УАГ или УГА.
В области этих триплетов при участии внерибосомальных белков- факторов терминации (F1,F2) - происходит гидролитическое расщепление связи между синтезированным пептидом и последней молекулой тРНК, и от рибосомы отделяется полипептидная цепь,
которая по мере ее нарастания приобретает вторичную и третичную структуры.

Фаза терминации.

человеке хранится в хромосомах, основными элементами которых являются ДНК.
Перенос генетической

информации, заложенной в ДНК хромосом является уникальным свойством живых организмов и осуществляется, согласно основному постулату молекулярной генетики, тремя основными механизмами:

Репликацией (самоудвоением заложенной в ДНК хромосом, т.е. синтезом ДНК),
Транскрипцией, т.е. переписыванием структуры ДНК на РНК, т.е. синтез РНК,
Трансляцией, т.е. синтезом белка.

Т. 10. — С. 32—215. — 704 с.
Франк-Каменецкий М. Д. Самая главная молекула. — М.: Наука, 1983. — 160 с.
Тапбергенов

С.О. Медицинская биохимия.- Астана, 2001.
Тапбергенов С.О, Тапбергенов Т.С. Медицинская и клиническая биохимия. Павлодар,2004.
Информационный сайт http://www.xumuk.ru/biologhim/022.html
Информационный сайт http://ru.wikipedia.org/wiki/