ЛЕКЦИЯ 26

значение в биосинтезе белка.
Регуляция биосинтеза белка:
гистонами,
через оперон,
гормональная регуляция
Возрастные и тканевые

особенности биосинтеза белка
Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

белков при помощи последовательности нуклеотидов.

(триплет или кодон).

Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть

информация считывается непрерывно.

Неперекрываемость — один и тот же гуклеотида не может входить одновременно в состав двух или более триплетов.

Однозначность (специфичность) — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте.

соответствовать несколько кодонов.

Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах

разного уровня сложности.

Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными

(от 5'-конца)

не делятся
S-фаза
Репликация ДНК;
Синтез гистонов;
Образование центросомы;
Удвоение хромосом

синтетической (S) фазы жизненного цикла клетки на матрице родительской молекулы

ДНК. При этом генетический материал, зашифрованный в ДНК, удваивается и в процессе последующего деления делится между дочерними клетками.

Репликацию ДНК осуществляет сложный ферментный комплекс, состоящий из 15-20 различных белков.

двух дочерних цепей ДНК).

- ДНК.

Транскрипция - фундаментальный биологический процесс, первый этап реализации генетической

информации, записанной в ДНК в виде линейной последовательности 4 типов мономерных звеньев – нуклеотидов.

роль матриц при синтезе белка рибосомами (трансляция)
Рибосомальные РНК, являющиеся структурными

компонентами рибосом
Транспортные РНК, являющиеся основными элементами, осуществляющими при синтезе белка перекодирование информации, заключённой в информационной РНК, с языка нуклеотидов на язык аминокислот
РНК, играющие роль затравки репликации ДНК.


Число копий разных участков ДНК зависит от потребности клеток в соответственных белках и может меняться в зависимости от условий среды или в ходе развития организма

в терминирующих участках (сайты терминации).
Участок ДНК, ограниченный промотором и сайтом

терминации, представляет собой единицу транскрипции - транскриптон.
Транскрипционные факторы - белки, взаимодействующие с определёнными регуляторными сайтами и ускоряющие или замедляющие процесс транскрипции.

информационной (или матричной) РНК.

помощи фермента аминоацил-тРНК-синтетазы

Белковые факторы

7) АТФ и ГТФ как источники энергии
На включение одной

аминокислоты используется 6 макроэргических связей:
2 из АТФ в ходе реакции, катализируемой аа-тРНК синтетазой АТФ гидролизуется до АМФ и пирофосфата)
2 молекулы ГТФ: одна используется на связывание аа-тРНК в А-центре рибосомы, вторая затрачивается на стадию транслокации
АТФ и ГТФ на инициацию и терминацию синтеза полипептидной цепи

аминоацилированной метионином (М) и сборкой рибосомы из большой и малой

субъединиц.
Элонгация
1) Узнавание текущего кодона соответствующей ему аминоацил-тРНК (комплементарное взаимодействие кодона мРНК и антикодона тРНК увеличено).
2) Присоединение аминокислоты, принесённой тРНК, к концу растущей полипептидной цепи.
3) Продвижение рибосомы вдоль матрицы, сопровождающееся высвобождением молекулы тРНК.
4) Аминоацилирование высвободившейся молекулы тРНК соответствующей ей аминоацил-тРНК-синтетазой.
5) Присоединение следующей молекулы аминоацил-тРНК, аналогично стадии (2).
6) Движение рибосомы по молекуле мРНК до стоп-кодона (в данном случае UAG).
Терминация. Узнавание рибосомой стоп-кодона и отсоединение новосинтезированного белка, диссоциация рибосомы.

диаметром 100—200 ангстрем, состоящий из большой и малой субъединиц. Рибосомы

служат для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК (мРНК).
Рибосомы представляют собой нуклеопротеиды, в составе которых отношение РНК/белок составляет 1:1 у высших животных.

количества структурных генов;
перестройкой генов в хромосомах;
эффективностью транскрипции разных участков генома;
характером

посттранскрипционных модификаций первичных транскриптов;
на уровне трансляции;
с помощью посттрансляционных превращений вновь синтезированных полипептидных цепей.

синтез такого количества белка и таких белков, которые необходимы для

выполнения физиологических функций.

В ядрах дифференцированных клеток хроматин имеет такую укладку, что только небольшое число генов (часто менее 1%) доступно для транскрипции. Различают участки гетерохроматина, в которых ДНК упакована очень компактно и недоступна для транскрипции, и участки эухроматина, имеющие более рыхлую укладку и способные связывать РНК-полимеразу.
В разных типах клеток в область эухроматина попадают разные гены, а это означает, что в разных тканях транскрибируются разные участки хроматина

находится в высококонденсированном состоянии;

метилированием дезоксицитидина ДНК-метилазами в 5'-CG-3' последовательностях ДНК.

Эта модификация сильно меняет конформацию хроматина и препятствует активной транскрипции;

связыванием с гистонами и образованием нуклеосом, которые также снижают транскрипционную активность ДНК.

транспозицию генов, репарацию, инактивацию Х-хромосомы (половая дифференцировка).

нитей ДНК в хромосомы.
Типы гистонов — H1/Н5, H2A, H2B, H3,

H4.
Последовательность аминокислот в этих белках практически не различается в организмах различного уровня организации.
Гистоны — небольшие, сильно основные белки, связывающиеся непосредственно с ДНК, принимают участие в структурной организации хроматина, нейтрализуя за счет положительных зарядов аминокислотных остатков отрицательно заряженные фосфатные группы ДНК, что делает возможной плотную упаковку ДНК в ядре.

теория оперона
Сущность теории
«выключение» или «включение» генов как функционирующих

единиц,
возможность или невозможность проявления их способности передавать закодированную в структурных генах ДНК генетическую информацию для синтеза специфических белков.

В биосинтезе белка у бактерий участвуют 3 типа генов:
структурные гены,
ген-регулятор,
ген-оператор.

функционально взаимосвязанных структурных белков, и регуляторную зону, контролирующую транскрипцию этих

генов.

Промотор - участок ДНК, являющийся точкой инициации для синтеза мРНК.

Оператор - белок-репрессор, который синтезируется в клетке с постоянной скоростью и имеет сродство к операторному участку.

Репрессор – белок, связывающийся с геном-оператором, подавляющий синтез мРНК.

Индуктор – вещество, связывающееся с репрессором и снимающий подавление синтеза мРНК.

Ген-регулятор – ген, вырабатывающий репрессор.

промотор; ГО - ген-оператор

значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты в биологическом

материале (пробе).
Метод основан на многократном избирательном копировании определённого участка ДНК при помощи ферментов в искусственных условиях (in vitro). При этом происходит копирование только того участка, который удовлетворяет заданным условиям, и только в том случае, если он присутствует в исследуемом образце.

состоит из трёх стадий
Денатурация при 95С (разрушение водородных связей

между двумя цепями ДНК).
Отжигом при 90С (присоединение праймеров)
Элонгация при 70С (синтез ДНК)

приводящих либо к наследственным заболеваниям, либо к предрасположенности к ним.
Разделы

геномики:
структурная геномика – содержание и организация геномной информации;
функциональная геномика – реализация  информации, записанной в геноме, от гена – к признаку;
сравнительная геномика – сравнительные исследования содержания и организации геномов разных организмов

которые не реализуются на данный момент.
Главная задача функциональной геномики

- выяснение биологических функций генных продуктов (РНК и белков). Функциональная геномика стремится сначала предсказать функцию тех или иных биополимеров с помощью компьютерного анализа, и только затем переходит к экспериментальной проверке в пробирке предсказанной функции

в живых организмах (протеом – совокупность всех белков организма).

каждой индивидуальной мРНК, определение закономерностей экспрессии всех генов, кодирующих белки.

находящихся) в данных клетках, тканях, органах и в биологических жидкостях.

анализа и моделирования молекулярно-биологических систем, в особенности систем, состоящих из

генов, РНК, белков и метаболитов и др. Создание баз данных.