Dlya_ekzamena

41

108. Что представляет сплайсинг-реакция РНК-транскриптов. Роль сплайсингосомы в этом процессе.

Сплайсинг – это вырезание интронов из молекулы мРНК и сшиван экзонов при помощи ферментов лигаз. Эти ферменты ориентируются на пары нуклеотидов (ГУ и АГ), которые ограничивают с обеих сторон каждый интрон . Сплайсинг происходит с участием мультимолекулярного комплекса – сплайсосомы, в который входят белки и малая ядерная РНК. Именно мяРНК узнаёт нуклеотиды, ограничивающие интрон.

При нарушении сплайсинга возникают наследственные заболеван Например, фенилкетонурия возникает при нарушении сшивания 13 и 14 зкзонов в гене фермента фенилаланингидроксилазы

(Ярыгин 2015 Т1, стр 186)

109. Когда происходит и к чему сводится кэпирование 5′-конца РНК у эукариот. Транскрипты каких РНК-полимераз подвергаются кэпиро - ванию.

После транскрипции более 20 первых нуклеотидов к 5' концу мРНК присоединяется метилированный гуаниловый нуклеотид. Нуклеотид связы - вается 5' – 5' фосфодиэфирной связью с исходным 5' концом мРНК (об - ратная ориентация).

Кэпированию подвергаются транскрипты РНК-полимеразы 2. (Ярыгин 2015 Т1, стр 188)

110. Перечислить все положения значения кэпирования мРНК.

Значение кэпирования мРНК:

1. защищает транскрипт от разрушения ферментами (5' экзонулеазам благодаря 5' – 5' связи 2. чем обеспечивает дальнейшую элонгацию РНК (транскрипцию)

3 . с п о с о б с т в у е т п р о ц е с с и н г у , с т и м у л и р у яс п л а й с и н г и полиаденилирование 4. требуется для транспорта мРНК из ядра в цитоплазму

5. обеспечивает связывание мРНК с рибосомой в цитоплазме

(Ярыгин 2015 Т1, стр ___)

111. Что представляет собой полиаденилирование 3′-конца мРНК. Какую роль играет этот процесс. Транскрипты каких РНК-полимераз подвергаются этому процессу.

Полиаденилирование – к 3' концу молекулы мРНК присоединяется 100 до 200 остатков адениловой кислоты. Образуется поли-А-участок. Этот участок стабилизирует молекулу мРНК, и способствует ее выходу из

ядра в цитоплазму. Полиаденилированию подвергаются транскрипты РНК-полимеразы 2.

(Ярыгин 2015 Т1, стр ___)

43

11 5 . В ч е м з а к л юч а ют с я а к ц е п т о р н а я и а д а п т о р н а я ф у н к ц и и транспортных РНК.

тРНК выполняет две функции: акцепторную и адапторную. Акцепторная функция состоит в способности тРНК связываться ковалентно с остатком аминокислоты, превращаясь в аминоацил-тРНК. Это происходит при помощи фермента аминоацил-тРНК синтетазы. Для каждой аминокислоты существует своя тРНК и своя аминоацил-тРНК синтетаза.

Адапторная функция состоит во взаимодействии антикодона тРН кодоном мРНК, что обеспечивает включение аминокислоты в законное место растущей цепи белка. Таки образом, тРНК переводит генетическую информацию с языка нуклеотидной последовательности на язык белка.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 182)

116. К чему сводится инициация трансляции. Что представляет собой инициаторный комплекс.

Стадия инициации трансляции начинается после распада рибосомы н малую и большую субъединицы и образования инициаторного комплекса.

П е р в ы м ш а г о м б у д е т п р и с о е д и н е н и е н5у к′ л е о т и д н о й последовательности мРНК к малой субъединице рРНК в области ее

функционального М-центра.

Инициаторный комплекс состоит из малой субъединицы рибос мРНК, инициаторной тРНК (Мет-тРНКiМет) и факторов инициации.

Инициаторная тРНК узнаёт старт кодон АУГ , которому соответст а м и н о к и с л ота м ет и о н и н . Э тот п р о це с с к ата л и з и руетс я ф а к то р а м и инициации. После этого присоединяется большая субъединица рибосомы и образуется функциональная единица для синтеза белка (проще говоря, образуется рибосома).

После формирования инициаторного комплекса инициаторная метионин - тРНК находится в Р-участке рибосомы, и здесь формируется первая пептидная связь (–СО–NH–). В рибосоме имеются два участка:

– аминоацил - тРНК связывающий участок , который соединяет мРН поступившую в рибосому тРНК с очередной аминокислотой

– пептидил - тРНК связывающий участок , который соединяет тР растущим концом полипептида

(Ярыгин 2015 Т1, стр 196)

44

1 1 7 . П р е д с т а в ь т е э т а п ы ц и к л а н а р а щ и в а н и я ( э л о н г а ц и и ) полипептидной цепи на рибосоме при трансляции

На стадии элонгации происходит наращивание полипептидной цепи н рибосоме. Элонгация состоит из трёх этапов:

1узнавание кодона мРНК,

2образование пептидной связи,

3транслокация.

1Узнавание кодона мРНК – это связывание антикодона очередной тРНК

скодоном мРНК по принципу комплементарности.

2 Образование пептидной связи – к арбоксильный конец пепт

отделяется от тРНК в П-участке и прикрепляется за счёт пептидной связи (–СО–NH–) к аминокислоте, связанной с тРНК в А-участке. Образуется пептидил-тРНК. Этот процесс осуществляется при участии фермента пептидилтрансферазы, находящегося ПТФ-центре большой субъединицы рибосомы, без энергозатрат.

3 Транслокация – вновь образовавшийся пептидил - тРНК перемещаетс с А-участка рибосомы в П-участок. При этом рибосома передвигается на один кодон. Так повторяется много раз.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 198)

118. К чему сводится терминация трансляции

В процессе терминации трансляции в А-участке рибосомы оказывается те р м и н и ру ю щ и й к од о н ( с то п - к од о н ) . С н и м с вя з ы ва ютс я ф а к то р ы терминации. Происходит гидролиз связи между пептидом и тРНК. тРНК отсоединяется от мРНК и рибосома распадается на субъединицы.

Завершение (терминация) образования полипептида на рибосоме.

1-й этап – присоединение фактора терминации к нонсенс (стоп) кодону. 2-й этап – высвобождение завершенного синтезом пептида.

3-й этап – диссоциация рибосомы на субъединицы. (Ярыгин 2015 Т1, стр 200)

45

11 9 . Ч т о п р е д с т а в л я ют с о б о й п ол и р и б о с о м ы (п ол и с о м ы) , и х функциональное значение.

Одна молекула мРНК обычно объединяет несколько рибосом наподобие нитки бус. Это образование называется полисома, или полирибосома. Функция полисом – ускорить синтез конкретного белка. Полисомы или свободно располагаются в цитоплазме, или находятся на мембранах шероховатой ЭПС. В обоих случаях они служат местом синтеза белков. Од н а к о , н а п ол и с о м а х , с в о б од н о р а с п ол а га ю щ и х с я в ц и т о п л а з м е образуются белки , потребляемые самой к летк ой . А на полис омах , находящихся на мембранах шероховатой ЭПС синтезируются белки на нужды организма (они покидают клетку, где были синтезированы).

(Ярыгин 2015 Т1, стр 149,200)

46

120. Как осуществляется регуляция активности генов лактозного оперона кишечной палочки

Впервые регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции б изучена у прокариот в 1961 году французскими учеными Ф. Жакобом и Ж. М о н о . У ч ё н ы е и з у ч а л и м е х а н и з м р е г у л я ц и и а к т и в н о с т и г е н о в , контролирующих синтез лактозы у кишечной палочки. Они предложили м од ел ь о п е р о н а . О п е р о н – эт о г р у п п а т е с н о с ц е п л е н н ы х ге н о в , находящихся под контролем общего промотора и общего оператора и транскрибируемых как единая мРНК. Оперон находится под контролем ге н а р е г ул я т о р а . И з в е с т н о , ч т о п о с л ед о в ат ел ь н о с т и н у к л е от и д о в о п е р а т о р а и п р о м о т о р а п е р е к р ы в а ю т с я , а г е н р е г у л я т о р м о ж ет н а х о д и т ь с я в д р у г о м о п е р о н е . У п р о к а р и о т м Р Н К я в л я е т с я п ол и ц и с т р о н н о й , т е . о н а м ож ет б ы т ь и с п ол ь зо ва н а д л я с и н тез а нескольких белков.

Ге н р е г у л я т о р к о д и р у ет с и н т е з б ел к а р е п р е с с о р а . Э т о т взаимодействует с оператором и блокирует его. Если заблокирован оператор, то блокируется и часть промотора. РНК-полимераза не может присоединиться к промотору, поэтому транскрипция не происходит и синтез белка не идёт. Это не активное состояние оперона.

↓белок репрессор

мРНК ↑

↓↑

белок репрессор →→→→→→→→→→↑

При связывании белка репрессора оператор и промотор открыты, РНКполимераза начинает процесс транскрипции, и происходит синтез белка.

↓РНК-полимераза

к л ет к е и л и п о с т у п а ю щ и е в н е ё и з в н е . Э т и ве ще с т ва н аз ы ва ютс я

индукторами (индукция – наведение, запуск). Допустим, что индуктором является поступившая в клетку лактоза. Индуктор связывается с белком репрессором и блокирует его. Теперь ген оператор освобождается от белка репрессора и запускает процесс синтеза белка фермента, который будет переваривать лак тозу. Так ое с остояние оперона называется

47

121. Раскрыть сущность понятия – оперон. Как устроен лактозный оперон.

Оперон – это группа тесно сцепленных генов , находящихся под контролем общего промотора и общего оператора и транскрибируемых как еди - ная мРНК.

Лактозный оперон содержит следующие компоненты:

1. три структурных гена , которые контролируют синтез трёх белков , отвечающих за превращение в клетке лактозы – молочного сахара.

2. промотор – регуляторная последовательность в 5' области ге определяющая место прикрепления РНК-полимеразы к ДНК

3. оператор – участок ДНК , который находится между промотором структурными генами (часто оператор перекрывается с промотором).

(Ярыгин 2015 Т1, стр 204,191) (Ярыгин 2004 Т1, стр 166)

122. Перечислить уровни регуляции экспрессии генов у эукариот

Уэукариот выделяют несколько уровней регуляции экспрессии генов.

1)на уровне инициации транскрипции

2)на уровне процессинга первичного транскрипта в зрелую мРНК

3)РНК – интерференция

4)на уровне трансляции

5)посттрансляционные механизмы регуляции ( на уровне процессин белка)

(Ярыгин 2015 Т1, стр 191)∆

123. Какую роль играют промоторы , энхансеры , сайленсеры и инсуляторы в регуляции инициации транскрипции

П р о м от о р ы , э н х а н с е р ы , с а й л е н с е р ы и и н с ул я т о р ы в и н и ц и транскрипции играют следующие роли.

–промоторы это последовательности нуклеотидов , расположенн близко от кодирующих последовательностей гена. Промоторы связывают РНК-полимеразу, факторы инициации транскрипции и запускают синтез РНК.

–э н ха н с е р ы ( ус и л и тел и ) ис а й л е н с е р ы ( гл у ш и тел и ) . О н и м о г располагаться от гена на расстоянии в несколько тысяч пар нуклеотидов. Их действие основано на связывании со специфическими белкамирегуляторами. Белок-регулятор может усиливать (в энхансере) или ослаблять (в сайленсере) инициацию транскрипции путём изменения активности промотора.

Энхансеры в свою очередь находятся под контролем инсулят Инсуляторы это последовательности ДНК, которые способны блокировать взаимодействие между энхансером и промотором, но только в том случае, если находятся между ними.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 187,193)∆

124 . К чему сводится регуляция экспрессии генов на уровне процессинга мРНК.

Это регуляция функциональных генов в результате альтернатив

сплайсинга. При альтернативном сплайсинге образуются различные формы мРНК из одного и того же гена и, как результат, образование разных белков (изоформ белка).

(Ярыгин 2015 Т1, стр 186)∆

48

125. Что представляет собой РНК-интерференция. Какую роль в этом процессе играют короткие интерферирующие РНК (миРНК).

РНК – интерференция – подавление экспрессии генов у эукарио посттранскрипционном уровне, вызванное короткими интерферирующими Р Н К ( м и Р Н К ) . Ре г ул я то р н ы е м а л ы е и н те р ф е р и ру ю ще е Р Н К – это двухцепочные РНК длиной 19-25 п.н., которые вызывают разрушение мРНК. Они дают сигнал ферментам (эндонуклеазам), которые разрушают мРНК, а, значит, блокируют трансляцию и прекращают работу генов.

РНК–интерференция обнаружена у большинства эукариотов, включая человека.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 556)

1 2 6 . К а к у ю р о л ь в р е г у л я ц и и э к с п р е с с и и г е н о в н а у р о в н е транскрипции играют микроРНК (мкРНК).

МикроРНК ( мкРНК ) – это одноцепочные РНК длиной 18-24 нуклеотид к о д и р у е м ы е с п е ц и а л ь н ы м и г е н а м и . О н и у ч а с т в у ю т в р е г у л я ц и и э к с п р е с с и и г е н о в н а у р о в н е т р а н с л я ц и и . П р и э т о м м и к р о Р Н К связываются с мРНК-мишенью, блокируют трансляцию и запуск ают процесс разрушения мРНК.

(Ярыгин 2015 Т1, стр ___)

127. В чем суть позитивной и негативной регуляции экспрессии генов на уровне трансляции

Р е г у л я ц и я э к с п р е с с и и г е н о в н а у р о в н е т р а н с л я ц и и м осуществляться с помощью позитивной и негативной регуляции.

Позитивная регуляция осуществляется на основе сродства мРН факторами инициации. Факторы инициации это специфические белки, которые катализируют образование инициаторного комплекса.

Негативная регуляция осуществляется с помощью белков - репрессоро которые, связываясь с мРНК, блокируют инициацию трансляции.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 190)

128. Какую функцию в биосинтезе белка выполняют ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы. Что такое кодон и антикодон.

Функция фермента аминоацил - тРНК синтетазы в биосинтезе состоит в связывании ковалентной связью тРНК с аминокислотой. При этом тРНК превращается в аминоацил-тРНК. Для каждой аминокислоты существует своя тРНК и своя аминоацил-тРНК синтетаза.

Кодон ( или триплет ) это тройк а нук леотидов мРНК , к одир определённую аминокислоту.

Антикодон это участок молекулы тРНК , состоящий из 3- х нуклеотидо который узнаёт соответствующий кодон в молекуле мРНК . При их взаимодействии происходит включение аминокислоты в законное место растущей цепи белка.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 182)

49

1 2 9 . К а к и м и н у к л е о т и д а м и п р е д с т а в л е н ы и к а к у ю ф у н к ц и ю в ы п о л н я ю т и н и ц и а т о р н ы й и т е р м и н и р у ю щ и й к о д о н ы п р и трансляции.

У эукариот инициаторным кодоном ( старт кодоном ) является кодонАУГ, который кодирует аминокислоту метионин . Он расположен в малой субъединице рибосомы. После того как инициаторная тРНК узнаёт старт кодон АУГ, происходит присоединение большей субъединицы рибосомы. Рибосома собрана и готова к сборке полипептида. Затем инициаторная метионин-тРНК поступает в Р-участок рибосомы, и здесь формируется первая пептидная связь (–СО–NH–).

Терминирующие кодоны (стоп-кодоны) – это кодоны, для которых не существует тРНК Их функция обозначить конец сборки полипептида. Терминирующие кодоны представлены триплетами УАА, УАГ, УГА. Когда в А - у ч а с т к е р и б о с о м ы о к а з ы в а е т с я т е р м и н и р у ю щ и й к о д о н , с н и м связываются факторы терминации. Происходит гидролиз связи между пептидом и тРНК. тРНК отсоединяется от мРНК и рибосома распадается. (Ярыгин 2015 Т1, стр 196,200)

129.1. Посттрансляционные механизмы регуляции экспрессии генов.

С и н т е з и р у е м ы е п р и т р а н с л я ц и ип о л и п е п т и д ы п о д в е р г а ю т с я многочисленным превращениям и модификациям:

1) сборка белка ( фолдинг ) – процесс , при котором белок приним характерную для его функционирования пространственную структуру

2)отщепление фрагментов

3)химические модифик ации ( ацетилирование , фосфорилирован гликозалирование и др.)

4) достижение места своего функционирования

(Ярыгин 2015 Т1, стр ___)

50

Раздел Закономерности наследственности .

130. Написать схему анализирующего скрещивания опытов Т.Морга - на, доказывающих явление неполного сцепления генов у дрозофи - лы. Укажите соотношение фенотипов.

Т . Морган скрестил гетерозиготную самку и гомозиготного рецессивног самца, в их потомстве наблюдалось расщепление. В процентном выра - жении это выглядело так:

41,5% серых длиннокрылых мух; 41,5% чёрных короткокрылых мух; 8,5% серых короткокрылых мух; 8,5% чёрных длиннокрылых мух.

(тогда бы доля каждого фенотипа равнялась 25%), но не наблюдалось и полного сцепления (тогда бы было всего два фенотипа, по 50% каждого).

Эпистаз – явление , при котором один ген подавляет действие друго н е а л л е л ь н о г о г е н а . Ге н , к о т о р ы й п о д а в л я е т д е й с т в и е д р у г о г о неаллельного гена, называется эпистатическим. Ген, действие которого подавляется, называется гипостатическим.

Эпистатический ген может быть доминантным и рецессивным , поэтом различают доминантный и рецессивный эпистаз.

Рецессивный эпистатический ген проявляет своё действие тольк гомозиготном состоянии. Он подавляет неаллельный ген, находящийся как в доминантном , так и рецессивном состоянии .

Например , бомбейский феномен : у женщины с первой группой кр родился ребёнок с четвёртой группой. На самом деле генотип женщины был не I 0I0, а I BIO, но в другой хромосоме присутствовал в гомозиготном состоянии рецессивный эпистатический ген hh. Этот ген подавлял

проявление гена "I B", и фенотипически группа крови определялась как первая. Итак, генотип женщины I BIOhh, а генотип её мужа I АIOНН (вторая группа крови). От этого брака и родились два ребёнка: с первой группой крови (I0I0Нh), и с четвёртой (IА IB Нh).

(Ярыгин 2015 Т1, стр ___)