Итоговые / БХ итоговая 4
.pdf
Глицин дает больше всего атомов азота, ТГФК переносит одноуглеродные (метильные) группы (в одном случае метиленовую, в другом формиловую).
54. Инозиновая кислота как предшественник пуриновых мононуклеотидов.
55. Распад пиримидиновых нуклеотидов.
При этом происходит разрушение пиримидинового кольца. Образовавшийся в результате распада пиримидиновых оснований бета-аланин не используется для синтеза собственных белков, но входит в состав карнозина, ансерина (т.е. нужен для повышения физической нагрузки).
56. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов. Процесс идет в цитоплазме.
Кусок со слов ТС: Оротовая кислота переносится ферментом трансферазой на фосфорибозилпирофосфат, образуется ОМФ (оротоидинмонофосфат), из которого по реакции декарбоксилирования (фермент – декарбоксилаза) образуется УМФ – предшественник, который дает остальные нуклеотиды с пиримидиновыми азотистыми основаниями.
57. Регуляция биосинтеза пуриновых и пиримидиновых мононуклеотидов.
Следует указать на существование в клетках весьма тонкого механизма регуляции синтеза
пуриновых нуклеотидов. Синтез их тормозится конечными продуктами по принципу обратной связи, т.е. ингибированием первой стадии переноса аминогруппы глутамина на ФРПФ. Фермент, катализирующий эту стадию (ФРПФ-амидотрансфераза), оказался аллостерическим регуляторным ферментом. Вторая особенность механизма регуляции заключается в том, что
избыток ГМФ в клетках оказывает аллостерическое торможение только на свой собственный синтез, не влияя на синтез АМФ, и, наоборот, накопление АМФ подавляет свой синтез, не ингибируя синтеза ГМФ.
Регуляторным ферментом в синтезе пиримидиновых нуклеотидов является полифункциональный КАД-фермент (содержит каталитические центры: карбамоилфосфатсинтетазы II; аспартаттранскарбамоилазы; дигидрооротазы). УМФ и пуриновые нуклеотиды аллостерически
ингибируют, а ФРДФ активирует его карбамоилсинтетазную активность, тогда как активность аспартаттранскарбамоилазного домена ингибирует ЦТФ, но активирует АТФ.
Этот способ регуляции позволяет предотвратить избыточный синтез не только УМФ, но и всех других пиримидиновых нуклеотидов и обеспечить сбалансированное образование всех четырёх основных пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, необходимых для синтеза РНК.
58. Биосинтез дезоксирибонуклеотидов.
59. Применение ингибиторов синтеза дезоксирибонуклеотидов для лечения злокачественных опухолей.
Введение в организм человека аналога, имеющего изменения в структуре гетероциклического кольца или углеводного компонента, угнетает активность ферментов, участвующих в метаболизме нуклеотидов, скорость синтеза РНК или ДНК из-за нарушения комплементарных взаимодействий азотистых оснований и роста полинуклеотидных цепей. Аналоги пуринов, пиримидинов и их нуклеозиды нашли применение в качестве химиотерапевтических, антибактериальных, противовирусных средств.
Ингибиторы:
Действие ингибиторов:
Механизм действия
60. Нарушения обмена нуклеотидов: оротацидурия, ксантинурия.
Нарушение синтеза пиримидинов.
Оротацидурия - дефект ОМФ-декарбоксилазы (недостаток синтеза пиримидиновых нуклеотидов, снижение синтеза нуклеиновых кислот).
Проявления: мегалобластная анемия (сходно с проявлением дефицита витаминов В9 и В12), наличие оротовой кислоты в крови и моче, пиримидиновый голод, отставание в развитии. Лечение: уридин (пожизненно) для предотвращения пиримидинового голода, плюс коррекция по
симптоматике (накопление оротовой кислоты приводит к сдвигам pH, образоанию камней в почках и т.д.)
Нарушения обмена пуринов:
-Ксантинурия - дефект ксантиноксидазы (увеличение содержания ксантина в моче, иногда протекает практически бессимптомно, иногда могут образовываться ксантиновые камни в почках) Еще нарушения обмена пуринов:
-Подагра
-Синдром Лѐша-Нихана – наследственное заболевание, характеризующееся сверхобразованием мочевой кислоты, умственной отсталостью, самотравмирующим поведением (встречается только у мальчиков). Гиперурикемия, развивающаяся при отсутствии фермента
гуанинфосфоррибозилтрансферазы. Для лечения используют структурный аналог гипоксантина (пуринола) – аллопуринол.
61. Подагра, причины возникновения. Применение аллопуринола для лечения подагры.
В норме содержание мочевой кислоты в крови 0,14-0,5 ммоль/л (среднее значение). Если уточнять, то у мужчин до 0,56 ммоль/л, у женщин до 0,46 ммоль/л.
Превышение концентрации мочевой кислоты в крови свыше 0,5 ммоль/л называется гиперурикемия. Поскольку мочевая кислота и её соли (ураты) плохорастворимые вещества, то при гиперурикемии они начинают выпадать в осадок в мелких суставах, почечных лоханках и под кожей, вызывая тяжелое заболевание – подагру. Это заболевание более характерно для мужчин и обусловлено генетически, связанное со снижением активности фермента гипоксантингуанинфосфоррибозилтрансферазы (катализирует образование ГМФ из пуриновых азотистых оснований – «путь спасения»). Неправильный образ жизни: погрешности питания (чрезмерно белковая пища), гиподинамия, сопутствующие заболевания (почек) – приводит к тому, что после 30 лет у мужчин развивается подагра.
Проявления подагры: искривление и деформация суставов (начинается с первого плюснефаланогового сустава ноги = сустава большого пальца), сильный болевой эффект, гиперемия, а также отложение уратов в мягких тканях (тофусы) в первую очередь в почках.
Причины сильной боли: лейкоциты активно фагоцитируют кристаллы мочевой кислоты (ураты), которые, накапливаясь в лейкоците, вызывают повреждение мембраны лизосом (т.к. у уратов острые края). Выделившиеся из разрушенных лизосом ферменты катепсины вызывают разрушение всей клетки. Это приводит к развитию сильнейшего воспалительного процесса. К очагу воспаления устремляются медиаторы воспаления: гистамин, простагландины, и т.д. Возникающая при этом боль является сигналом организму, что что-то не в порядке.
Лечение подагры, с помощью ингибиторов ксантиноксидазы:
Для лечения подагры используют структурный аналог гипоксантина (пуринола) – аллопуринол. Аллопуринол по принципу конкурентного ингибирования связывается с активным центром ксантиноксидазы, предотвращая образование мочевой кислоты. Ксантин и гипоксантин имеют лучшую растворимость, чем мочевая кислота и ее соли, и легче выводятся из организма.
+ Синдром Лѐша-Нихана – наследственное заболевание, характеризующееся сверхобразованием мочевой кислоты, умственной отсталостью, самотравмирующим поведением (встречается только у мальчиков). Гиперурикемия, развивающаяся при отсутствии фермента
гуанинфосфоррибозилтрансферазы. Для лечения используют структурный аналог гипоксантина (пуринола) – аллопуринол.
62. Строение нуклеиновых кислот, связи, формирующие первичную структуру нуклеиновых кислот. Видовая специфичность первичной структуры нуклеиновых кислот.
Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) – это биополимеры (полинуклеотиды), состоящие из мононуклеотидов, соединенных фосфодиэфирными связями.
ДНК хранит наследственную информацию, т.е. информацию о первичной структуре белков данного организма, а РНК (мРНК, тРНК и рРНК) ее реализуют, т.е. участвуют в синтезе белков.
Функции РНК:
●м-РНК является копией гена и матрицей (планом) для синтеза белка;
●т-РНК осуществляет транспорт аминокислот к месту синтеза белка и встраивает аминокислоту в полипептидную цепочку в соответствии с кодоном;
●р-РНК вместе с белками формирует рибосому – место синтеза белка.
Хим. состав: В молекуле ДНК углевод (пентоза) представлен дезоксирибозой, а в молекуле РНК – рибозой, отсюда их названия: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК) кислоты.
Кроме того, они содержат фосфорную кислоту, по два пуриновых и по два пиримидиновых основания; различия только в пиримидиновых основаниях: в ДНК содержится тимин, а в РНК –
урацил.
Строение мононуклеотидов:
Пиримидиновые основания:
Пуриновые основания (входят в состав и ДНК, и РНК):
Углеводы нуклеотидов (пентозы)
Первичная структура нуклеиновых кислот – линейная последовательность мононуклеотидов, соединенных прочной ковалентной фосфодиэфирной связью. Начало молекулы - 5′-конец, где к пятому атому углерода в пентозе присоединено три остатка фосфорной кислоты. У последнего нуклеотида в полинуклеотидной цепочке у третьего атома углерода в пентозе свободная ОН-группа. Эта часть называется 3′ -конец.
63. Биосинтез (репликация) ДНК, Общая характеристика процесса, биологическое значение. Этапы репликации.
Принципы биосинтеза НК:
●Биосинтез матричный, в роли матрицы выступает вся молекула ДНК при репликации, или участок одной из цепей ДНК (ген) при биосинтезе РНК;
●Биосинтез идет по принципу комплементарности (дополнения): против пуринового основания – пиримидиновое и наоборот: А – Т, Г – Ц (или У при биосинтезе РНК);
●Сборка нуклеотидной цепи осуществляется из свободных нуклеотидов в форме нуклеозидтрифосфатов; ●Полимеризация идет в направлении 5→3 (от 5 последующего к третьему атому углерода предыдущего мононуклеотида).
Биосинтез ДНК (репликация) является:
●матричным (матрица – обе нити ДНК);
●комплементарным (А=Т, Г≡Ц);
●фрагментарным (нити ДНК синтезируются в виде фрагментов, которые затем соединяются между собой);
●полуконсервативным (в каждой из образовавшихся молекул ДНК одна нить исходная – материнская, а одна – вновь синтезированная – дочерняя).
Для синтеза требуется полный набор дезоксирибонуклеотидов (ДАТФ, ДГТФ, ДЦТФ И ДТТФ) и рибонуклеотидов (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ). В процессе используется ряд ферментов, в основном полимеразы (подробнее в след вопросе).
Процесс репликации состоит из трех этапов: инициация, элонгация и терминация.
Особенности репликации:
●ДНК-полимеразы δ и ε не могут соединять между собой два мононуклеотида, а только достраивают имеющуюся нить
●Синтез идет только в направлении от 5 – к 3 -концу (т.е. в разных направлениях на разных нитях материнской ДНК)
●Репликативная вилка движется только в одном направлении
●Синтез ДНК начинается одновременно в нескольких точках (ориджинах репликации), участок ДНК между двумя ориджинами называется «репликон»
64. ДНК-репликативный комплекс: субстраты, источники энергии, ферменты, белки. Механизм репликации.
Репликативная система:
1.Матрица – обе нити ДНК на всем протяжении
2.Строительный материал:
Для синтеза праймера – АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ Для синтеза ДНК – ДАТФ, ДГТФ, ДЦТФ И ДТТФ
3.Ферментативные белки
- Топоизомераза (гираза) - Хеликаза - ДНК – полимеразы:
α - праймаза β - фермент репарации
γ - митохондриальный фермент δ - строит ведущую цепь ε - строит отстающую цепь
- ДНК–ЛИГАЗА - сшивает фрагменты Оказаки
4.ДНК-связывающие белки (SSB-белки)
5.Регуляторные белки: факторы инициации, элонгации, терминации Этапы репликации (все происходит в S-фазу клеточного цикла):
(Эту часть говорить смело) 1. Инициация:
• Топоизомераза (по сути своей эндонуклеаза) находит точку начала репликации (специальная последовательность – ориджин), гидролизует одну фосфодиэфирную связь между соседними нуклеотидами, а затем восстанавливает связь между мононуклеотидами. Также она раскручивает нити ДНК, формируя репликативную «вилку».
• Вместе с топоизомеразой заходит фермент Хеликаза разрывает водородные связи между нитями ДНК.
• ДНК-связывающие белки (SSB-белки) стабилизируют репликативную вилку, не давая восстанавливаться водородным связям между комплиментарными нуклеотидами
ТС и презентация дают разную инфу
(Эту часть говорить предпочтительнее) ТС описывает процесс элонгации так: Начинает синтез ДНК-полимераза α (праймаза).
На лидирующей нити: она строит напротив 3’-конца праймер («затравку») из 15-20 нуклеотидных остатков (использует рибонуклеотиды, то есть напротив А будет У, а не Т), а дальше вступает в реакцию ДНК-полимераза δ (дельта), она достраивает нить из дезоксирибонуклеотидов (её синтез совпадает с направлением раскручивания), до тех пор пока не кончится матрица.
На отстающей нити (процесс идет в противоположном направлении): праймаза отступает от начала репликативной вилки и строит праймер в напралении от 5 к 3, продолжает синтез ДНК полимераза ε (эпсилон). По мере раскручивания молекулы ДНК, праймаза циклически отступает, а ДНК полимераза ε циклически достраивает цепь – то есть строят фрагментами (Оказаки).
(Эту часть лучше не говорить) По версии презентации: 1. Продолжение иницации:
• ДНК-полимераза α (праймаза) строит праймер («затравку») из 8-10 рибонуклеотидов и 40-50 дезоксирибонуклеотидов, а ДНК-полимераза δ достраивает нить из дезоксирибонуклеотидов на лидирующей (ведущей) нити, а ДНК-полимераза ε – на отстающей нити ДНК (т.е. в противоположном направлении).
2. Элонгация:
●ДНК-полимераза δ продолжает удлинять нить из дезоксирибонуклеотидов на лидирующей нити, а ДНК-полимераза ε – фрагменты (фрагменты Оказаки) на отстающей нити ДНК по мере движения репликативной вилки.
●Так продолжается до тех пор, пока репликативная вилка не достигнет предыдущего ориджена и не сольется с ним.
●В результате этого складывается следующая ситуация: на ведущей нити дочерняя молекула построена из больших кусков ДНК, соединенных с праймерами, а на отстающей – из маленьких фрагментов (фрагментов Оказаки)
(Эту часть говорить смело) 3. Терминация:
●ДНК-полимераза β (фермент репарации) удаляет праймеры и достраивает фрагменты ДНК
●ДНК-лигаза соединяет фрагменты между собой
65. Синтез ДНК и фазы клеточного деления. Роль циклинов и циклинзависимых протеинкиназ в продвижении клетки по клеточному циклу.
Репликация (синтез) ДНК происходит не беспорядочно, а в строго определенный
период жизни клетки. Всего выделяют 4 фазы клеточного цикла: митоз (М), синтетическую (S), пресинтетическую (G1), постсинтетическую (G2).
Важное участие в регуляции смены фаз клеточного цикла занимают циклины – белки массой 35-90 кДа, содержание которых в клетке меняется в ходе клеточного цикла.
По функции циклины – это активаторные субъединицы ферментов циклинзависимых киназ (ЦЗК). Активные комплексы циклин-ЦЗК фосфорилируют внутриклеточные белки, изменяя их активность. Этим обеспечивается продвижение по клеточному циклу. Синтез (репликация, удвоение) ДНК происходит в S-фазу клеточного цикла, когда клетка готовится к делению.
66. Повреждение и репарация ДНК. ДНК-репарирующий комплекс, механизм процесса и условия репарации.
Так как на геном любой неделящейся клетки постоянно оказывает влияние окружающая среда, то вполне вероятны повреждения в составе нуклеотида, также возможно встраивание неправильного нуклеотида при репликации (хотя точность репликации очень велика, но репликативная система может «ошибаться» с частотой примерно 1 раз на 105-106 пар нуклеотидов). Такие нарушения быстро определяются специальными ферментами, пораженный участок удаляется эндо- и экзонуклеазами, заполняется ДНКполимеразой β и сшивается ДНК-лигазой. Этот процесс называется репарацией («исправлением ошибок»)
В случае изменения структуры основания (например, его дезаминирование) это основание удаляется ДНК-N-гликозидазой, затем другими ферментами удаляется дезоксирибоза и на ее место ДНКполимеразой β и ДНК-лигазой встраивается нужный нуклеотид.
67. Биосинтез РНК. Особенности процесса транскрипции, этапы. РНК-полимеразы, их роль. Биосинтез РНК по другому называется транскрипция.
Транскрипция – это матричный процесс, проходящий в ядре, матрицей которого выступает участок одной цепи ДНК.
Строительным материалом выступает полный набор рибонуклеотидов (АТФ, ЦТФ, ГТФ, УТФ). Ферментами выступают ДНК-зависимые РНК-полимеразы.
Виды РНК-полимераз:
1.РНК-полимераза I (для рРНК: 1-раз-рРНК);
2.РНК-полимераза II (для мРНК);
3.РНК-полимераза III (для тРНК: 3-три-тРНК).
Для биосинтеза РНК (транскрипции) необходимы:
•МАТРИЦА – участок одной из нитей ДНК – (транскриптон)
•СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ: – АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ
•ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ БЕЛКИ
ДНК-зависимые РНК-полимеразы: I, II и III
• РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ: факторы инициации, элонгации, терминации.
Транскрипция проходит в три этапа:
1.Инициация – белок инициации – ТАТА-фактор – находит специальную последовательность на участке одной нити ДНК – промотор – и подходит к этому месту. Теперь это место «видит» РНКполимераза. Она подходит к этому месту, раскручивает спираль ДНК на 10(!) нуклеотидов вперёд, и начинает переписывать информацию с нити ДНК – строить молекулу РНК из рибонуклеотидов по принципу комплементарности (начинается следующий этап – элонгация).
2.Элонгация – построение молекулы РНК по принципу комплементарности.
3.Терминация – белок терминации определяет место, где закончится синтез молекулы РНК, и когда РНК-полимераза доходит до этого места, синтез прекращается.
68. Понятие о мозаичной структуре генов, первичном транскрипте; механизм созревания РНК (посттранскрипционный процессинг).
Мозаичная структура генов – это наличие в них различных участков – экзонов и интронов. Экзон
– участок, несущий информацию о полипептидной цепи. Интрон – участки, не несущие информации о полипептидной цепи.
Т.к. РНК-полимераза считывает всю информацию с нити ДНК непрерывно, то в состав первичной молекулы РНК будут входить участки и экзонов, и интронов.
Поэтому молекула РНК подвергается процессу посттранскрипционного процессинга. Посттранскрипционный процессинг – механизм созревания первичной молекулы РНК. Он включает в себя:
1.Сплайсинг – процесс вырезания интронных участков из молекулы РНК и сшивание экзонных участков. Этот процесс осуществляется специальными ферментами рибонуклеотидной природы – рибозимами, так называемыми «малыми ядерными РНК» - мяРНК.
2.КЭПирование 5’-конца – присоединение к нему метил-гуанина
3.Полиаденирование 3’-конца – присоединение 100-150 молекул нуклеотидов, содержащих аденин. Последние два этапа необходимы, чтобы защитить молекулу РНК от эндонуклеаз, чтобы предотвратить их расщепление в цитоплазме.
69. Биосинтез белков. Понятие о коллинеарности кода. Этапы процесса.
(Скорее всего придётся рассказывать про биосинтез всё, что можно, но ответ именно на этот вопрос очень короткий).
Ядерные стадии биосинтеза белка:
•Биосинтез мРНК (транскрипция);
•Созревание мРНК (посттранскрипционный процессинг).
Цитоплазматические стадии биосинтеза белка:
•Активация аминокислот, или образование аминоацил-тРНК;
•Инициация;
•Элонгация;
•Терминация;
•Посттрансляционная модификация.
Коллинеарность – последовательность триплетов в экзоне гена соответствует последовательности аминокислот в белке.
70. Биосинтез белков. Основные компоненты белоксинтезирующей системы. Биосинтез и созревание м-РНК.
Основные компоненты белоксинтезирующей системы:
•мРНК
•20 Аминокислот
•20 Аминоацил-тРНК синтетаз (АРС-аз)
•Изоакцепторные тРНК
•Рибосомы в виде полисом
•Источники энергии (АТФ, ГТФ) и Мg2+
•Белковые факторы регуляции: факторы инициации, элонгации, терминации
•Специальные ферменты посттрансляционного процессинга полипептидной цепи
Транскрипция мРНК:
Для биосинтеза мРНК необходимы: