БХ Экзамен 2021

107.ВТОРИЧНАЯ И ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК. ДЕНАТУРАЦИЯ, РЕНАТИВАЦИЯ ДНК. ГИБРИДИЗАЦИЯ, ВИДОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ ДНК.

ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК

Дж. Уотсоном и Ф. Криком была предложена модель пространственной структуры ДНК. Согласно этой модели, молекула ДНК имеет форму спирали, образованную двумя полинуклеотидными цепями, закрученными относительно друг друга и вокруг общей оси. Двойная спираль правозакрученная, полинуклеотидньхе цепи в ней антипараллельны т.е. если одна из них ориентирована в направлении 3'→5', то вторая – в направлении 5'→3'. Поэтому на каждом из концов молекулы ДНК расположены 5'-конец одной цепи и 3'-конец другой цепи. Все основания цепей ДНК расположены внутри двойной спирали, а пентозофосфатный остов - снаружи. Полинуклеотидные цепи удерживаются относительно друг друга за счёт водородных связей между комплементарными пуриновыми и пиримидиновыми азотистыми основаниями А и Т (две связи) и между Г и Ц (три связи). Между основаниями двухцепочечной молекулы в стопке возникают гидрофобные взаимодействия, стабилизирующие двойную спираль.

ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК

Каждая молекула ДНК упакована в отдельную хромосому. Чтобы расположить ДНК в ядре клетки, должна быть сформирована очень компактная структура. Компактизация и суперспирализация ДНК осуществляются с помощью разнообразных белков, взаимодействующих с определёнными последовательностями в структуре ДНК. Все связывающиеся с ДНК эукариотов белки можно разделить на 2 группы: гистоновые и негистоновые белки. Комплекс белков с ядерной ДНК клеток называют хроматином. Гистоны - белки с молекулярной массой, содержащие много остатков аргинина и лизина. Благодаря положительному заряду гистоны образуют ионные связи с отрицательно заряженными фосфатными группами, расположенными на внешней стороне двойной спирали ДНК. Существует 5 типов гистонов. Четыре гистона Н2А, Н2В, НЗ и Н4 образуют октамерный белковый комплекс (Н2А, Н2В, НЗ, Н4)2, который называют «нуклеосомный кор». Молекула ДНК «накручивается» на поверхность гистонового октамера. Такой комплекс гистоновых белков с ДНК служит основной структурной единицей хроматина, ее называют «нуклеосома». ДНК, связывающую нуклеосомные частицы, называют линкерной ДНК. Молекулы гистона H1 связываются с ДНК в межнуклеосомных участках (линкерных последовательностях) и защищают эти участки от действия нуклеаз.

Негистоновые белки – отвечают за регуляторную функцию.

ДЕНАТУРАЦИЯ

Вторичная структура нуклеиновых кислот образуется за счёт слабых взаимодействий - водородных и гидрофобных. Поэтому если водный раствор ДНК нагреть до 100 °С, то связи, удерживающие две цепи двойной спирали вместе, разрушаются. В результате разрыва водородных и гидрофобных связей цепи ДНК расходятся и получение двух одинарных цепочек – денатурация.

РЕНАТИВАЦИЯ ДНК

Однако если раствор, содержащий денатурированную ДНК, очень медленно охлаждать, то могут получиться двухспиральные структуры, идентичные исходным. Такой процесс получил название – ренативация –

соединение двух одинарных цепочек ДНК за счет связавания комплементарных оснований.

ГИБРИДИЗАЦИЯ

На явлении денатурации и ренативации основан метод, называемый молекулярная гибридизация. Процесс гибридизации может осуществляться между двумя любыми цепями нуклеиновых кислот (ДНК-ДНК, ДНК-РНК) при условии, что они содержат комплементарные последовательности нуклеотидов. Такие гибридные структуры можно выделить центрифугированием в градиенте плотности сахарозы или наблюдать в электронном микроскопе. Если раствор, содержащий образцы ДНК 1 и 2, выделенные из организмов разных видов, денатурировать, а затем провести ренативацию, то образуются двухспиральные структуры. Но наряду с исходными ДНК 1 и ДНК 2 образуются гибридные двойные спирали, содержащие цепь ДНК образца 1 и цепь ДНК образца 2, где присутствуют как спирализованные, так и неспирализованные участки. В неспирализованных участках фрагменты цепей ДНК не комплементарны, т.е. в ходе гибридизации получаются несовершенные гибриды.

При проведении гибридизации ДНК-РНК были выделены гибридные молекулы, содержащие одну цепь ДНК и одну цепь РНК. Если для эксперимента были взяты ДНК и РНК (первичный транскрипт), выделенные из одного организма, то образовывались совершенные гибриды, потому что молекула РНК комплементарна цепи ДНК. Гибридизацией ДНК-РНК было впервые установлено, что все виды РНК клетки имеют на молекуле ДНК комплементарные участки.

108.РНК, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, УРОВНИ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ. ТИПЫ РНК, ФУНКЦИИ. СТРОЕНИЕ РИБОСОМЫ.

РНК –УРОВНИ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ Первичная структура РНК – 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.

Вторичная структура РНК Молекулы РНК в отличие от ДНК построены из одной полинуклеотидной цепи. Однако в этой цепи имеются комплементарные друг другу участки, которые могут взаимодействовать, образуя двойные спирали. При этом соединяются нуклеотидные пары A-U и G-C. Такие спирализованные участки (их называют шпильками) обычно содержат небольшое число нуклеотидных пар, в пределах двух-трех десятков, и чередуются с неспирализованными участками:

Третичная структура РНК. Одноцепочечные РНК характеризуются компактной и упорядоченной третичной структурой, возникающей путём взаимодействия спирализованных элементов вторичной структуры.

Так, возможно образование дополнительных водородных связей между нуклеотидными остатками, достаточно удалёнными друг от друга, или связей между ОН-группами остатков рибозы и основаниями.

Третичная структура РНК стабилизирована ионами двухвалентных металлов, например ионами Mg2+, связывающимися не только с фосфатными группами, но и с основаниями.

ТИПЫ 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.

СТРОЕНИЕ РИБОСОМЫ.

Различают рибосомы эукариот и рибосомы прокариот. Число рибосом прокариот - 10(в 4 степени), диаметр 8 нм. Число рибосом эукариот 10 ( в 5 степени), диаметр 23 нм..Химически рибосомы представляют собой нуклеопротеины, состоящие из РНК и белков, причем 80S (Сведбергов) рибосомы эукариот содержат примерно равное соотношение РНК и белка, а у 70S рибосом прокариот соотношение составляет 65% и 35% соответсвенно. Рибосома представляет собой сложную молекулярную "машину" синтеза белка. Так же рибосома представлена двумя субчастицами - большой и малой. Большая субчастица рибосомы состоит из одной высокомолекулярной рРНК, двух низкомолекулярных рРНК и 41 белка. В состав малой субчастицы рибосомы входит другая высокомолекулярная РНК и 31 белок.

Сборка полипептидной цепи начинается с соединения молекулы иРНК с рибосомой. По принципу комплементарности тРНК с первой аминокислотой соединяется антикодоном с соответствующим кодоном иРНК и входит в рибосому. Информационная РНК сдвигается на один триплет и вносит новую тРНК со второй аминокислотой. Первая тРНК передвигается в рибосоме. Аминокислоты сближаются друг с другом, между ними возникает пептидная связь. Затем иРНК вновь передвигается ровно на один триплет. Первая тРНК освобождается и покидает рибосому. Вторая тРНК с двумя аминокислотами передвигается на ее место, а в рибосому входит следующая тРНК с третьей аминокислотой. Весь процесс вновь и вновь повторяется. Информационная РНК, последовательно продвигаясь через рибосому, каждый раз вносит новую тРНК с аминокислотой и выносит освободившуюся. На рибосоме постепенно растет полипептидная цепь. Весь процесс обеспечивается деятельностью ферментов и энергией АТФ.Сборка полипептидной цепи прекращается как только в рибосому попадает один из трех стоп-кодонов. С ними не связана ни одна тРНК. Освобождается последняя тРНК и собранная полипептидная цепь, а рибосома снимается с иРНК. После завершения синтеза полипептидная цепочка сворачивается в спираль и приобретает свойственную ей (вторичную, третичную или четвертичную) структуру.

109.СТРОЕНИЕ ХРОМАТИНА И ХРОМОСОМЫ.

Хроматин – это деспирализованная форма существования хромосом. В деспирализованном состоянии хроматин находится в ядре неделящейся клетке.

По химической организации как хроматин, так и хромосомы не отличаются. Химическую основу составляет дезоксирибонуклеопротеин – комплекс ДНК с белками. С помощью белков происходит многоуровневая упаковка молекул ДНК, при этом хроматин приобретает компактную форму.

Спирализованные участки хроматина называются гетерохроматин, неактивный участок хроматина, здесь не происходит транскрипции. Деспирализованные – эухроматин. На участках эухроматина идут процессы транскрипции (синтез иРНК).

В начале клеточного деления хроматин скручивается (спирализуется) и образует хромосомы, которые хорошо различимы в световой микроскоп. Значит, хромосома – суперспирализованный хроматин. Спирализация достигает своего максимума в метафазе митоза. Каждая метафазная хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Хроматиды содержат одинаковые молекулы ДНК, которые образуются при удвоении (репликации) ДНК в синтетический период интерфазы. Хроматиды соединены друг с другом в области первичной перетяжки – центромеры. Центромеры делят хромосомы на два плеча. В зависимости от места расположения центромеры различают следующие

Типы хромосом (Парижская классификация)

метацентрические (равноплечие);

субметацентрические (неравноплечие);

акроцентрические (палочковидные с очень коротким плечом);

телоцентрические (палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце).

Число, величина и форма хромосом в ядрах клеток являются важными знаками каждого вида. Набор хромосом соматических клеток данного вида называется кариотипом.

110.РАСПАД НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ. НУКЛЕАЗЫ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА И ТКАНЕЙ. РАСПАД ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ, ОБРАЗОВАНИЕ МОЧЕВОЙ КИСЛОТЫ.

РАСПАД НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Начинается процесс с попадания дезоксирибонуклеопротеины (ДНП) и рибонуклеопротеины (РНП) в ротовую полость.

Затем в желудке расщепляется белковый компонент пищи, а нуклеиновые кислоты не подвергаются перевариванию.

ДПК расщепление начинают эндонуклеазы (ДНКазы и РНКазы), расщепляя нуклеиновые кислоты до олигонуклеотидов, которые под действием экзонуклеаз (по сути своей фосфодиэстеразы)

распадаются на мононуклеотиды. Они в свою очередь расщепляются до нуклеозидов (под действием нуклеозидаз).

В клетках кишечника: нуклеозиды под действием нуклеозидаз распадаются до азотистых оснований и пентоз.

Подавляющее большинство (но не 100%) образовавшихся азотистых оснований не используется организмом, а подвергается катаболизму, небольшой процент используется эмбриональными или раковыми клетками.

РАСПАД ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ

Наиболее активно данный процесс происходит в печени. К пуриновым основаниям относятся: аденин и гуанин. Важно отметить, что при этом разрушения пуринового кольца не происходит.

111.ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О БИОСИНТЕЗЕ ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ; НАЧАЛЬНЫЕ СТАДИИ БИОСИНТЕЗА (ОТ РИБОЗО-5-ФОСФАТА ДО 5-ФОСФОРИБОЗИЛАМИНА). ИНОЗИНОВАЯ КИСЛОТА КАК ПРЕДШЕСТВЕННИК АДЕНИЛОВОЙ И ГУАНИЛОВОЙ КИСЛОТ.

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СИНТЕЗА МОНОНУКЛЕОТИДОВ

1.Синтез идёт из простых предшественников (ак, углекислого газа и т.п.)

2.Синтезируются не отдельные азотистые основания, а нуклеотиды

3.Синтез протекает ферментативно, с затратой энергии

4.Синтезируются общие предшественники (для пуриновых нуклеотидов инозинмонофосфат – ИМФ, для пиримидиновых – уридинмонофосфат – УМФ)

БИОСИНТЕЗ ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ;

Пуриновый цикл синтезируется поэтапно путем присоединения необходимых фрагментов к рибозо-5-фосфату. В результате к моменту завершения построения цикла образуется готовый нуклеотид. Иными словами, синтез пуринов de novo не дает свободных пуриновых оснований - сразу образуются пуриновые нуклеотиды. Процесс присоединения к рибозо-5-фосфату называется риботтированием

ИНОЗИНОВАЯ КИСЛОТА КАК ПРЕДШЕСТВЕННИК АДЕНИЛОВОЙ И ГУАНИЛОВОЙ КИСЛОТ

Образование пуриновых нуклеотидов (адениловой и гуаниловой кислот, АМФ и ГМФ) осуществляется из инозиновой кислоты (ИМФ). Причем в синтезе обоих мононуклеотидов участвуют по два фермента, отличных по своему механизму действия. Образование ГМФ из ИМФ катализируют ИМФ-дегидрогеназа и ГМФ-синтетаза, а образование АМФ из того же предшественника катализируется последовательным действием аденилосукцинатсинтетазы и аденилосукцинатлиазы.

112.ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О РАСПАДЕ И БИОСИНТЕЗЕ ПИРИМИДИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ.

РАСПАД

Распад пиримидиновых нуклеотидов происходит в ряде реакций: 1.Отщепление 5'-фосфатной группы от ЦМФ, УМФ и ТМФ фермент 5'-нуклеотидаза.

2.Окислительное дезаминирование цитидина – аденозиндезаминаза.

3.Дерибозилирование уридина и тимидина – нуклеозидфосфорилаза.

4.Восстановление урацила и тимина – дегидрогеназа.

5.Гидролитическое расщепление пиримидинового кольца дигидропиримидиназой.

6.Отщепление аммиака и углекислого газа.

7.Вовлечение β-аминокислот в реакции трансаминирования,

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

БИОСИНТЕЗ

Процесс идет в цитоплазме

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

113.БИОСИНТЕЗ ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОТИДОВ. ПРИМЕНЕНИЕ ИНГИБИТОРОВ СИНТЕЗА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ.

БИОСИНТЕЗ ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОТИДОВ

Синтез дезоксирибонуклеотидов идёт с заметной скоростью только в тех клетках, которые вступают в S- фазу клеточного цикла и готовятся к синтезу ДНК и делению. В покоящихся клетках дезоксинуклеотиды практически отсутствуют.

Все дезоксинуклеотиды, кроме тимидиловых, образуются из рибонуклеотидов путём прямого восстановления ОН-группы у второго углеродного атома рибозы в составе рибонуклеозиддифосфатов до дезоксирибозы.

Реакцию восстановления НДФ в дезокси-про-изводные катализирует рибонуклеотидредуктаз-ный комплекс, в состав которого входят: собственно рибонуклеотидредуктаза (РНР), белок тиоредоксин и фермент тиоредоксинредуктаза, обеспечивающий регенерацию восстановленной формы тиоредоксина Рибонуклеотидредуктаза - олигомерный белок, состоящий из двух В1- и двух В2-субъеди-ниц, и содержит негеминовое железо в качестве кофактора.

Непосредственным донором водорода в реакции восстановления рибозы служит низкомолекулярный белок тиоредоксин. В рабочую часть этого белка входят 2 SH-группы, которые, отдавая водород, окисляются с образованием дисульфидного мостика. Второй фермент комплекса - тиоредоксинредуктаза - катализирует гидрирование окисленного тиоредоксина с использованием NADPH.

ПРИМЕНЕНИЕ ИНГИБИТОРОВ СИНТЕЗА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ.

В терапии инфекционных и онкологических болезней, научных исследованиях в области медицины и биологии часто используют синтетические аналоги пуринов и пиримидинов. Введение в организм животного или человека аналога, имеющего изменения в структуре гетероциклического кольца или углеводной компоненты, 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 антибактериальных, противовирусных и химиотерапевтических средств.

Синтезировано очень много аналогов дНТФ, которые включаются ДНК полимеразами в ДНК и ингибируют репликацию. К числу мощных противоопухолевых препаратов принадлежит 5-фторурацил (5-FU) - аналог урацила.

Цитозинарабинозид (или цитарабин) представляет собой соединение, в котором остаток рибозы замещён на стериоизомер - арабинозу. Оно используется в химиотерапии рака, в частности, при острой миелоцитарной лейкемии.

В организме препарат может превращаться в дНТФ, ингибировать ДНК полимеразы и снижать скорость репликации.

Аналоги фолиевой кислоты. В обмене нуклеотидов производные Н4-фолата как доноры одноуглеродных групп участвуют в формировании пуринового гетероциклического кольца и в ключевой реакции синтеза дТМФ из дУМФ, катализируемой тимидилатсинтазой.

В последнем случае N5, N10-метилен-Н4-фолат служит донором метильной группы и в ходе реакции превращается в Н2-фолат. Для активного синтеза тимидиловых нуклеотидов Н2-фолат должен повторно использоваться, проходя стадию восстановления в Н4-фолат.

114.НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА НУКЛЕОТИДОВ. ПОДАГРА; ПРИМЕНЕНИЕ АЛЛОПУРИНОЛА ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ПОДАГРЫ. КСАНТИНУРИЯ. ОРОТАЦИДУРИЯ.

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА НУКЛЕОТИДОВ Нарушение синтеза пиримидинов – оротацидурия – дефект ОМФ-декарбоксилазы (недостаток синтеза

пиримидиновых нуклеотидов, снижение синтеза нуклеиновых кислот)

Нарушения обмена пуринов:

–ксантинурия – дефект ксантиноксидазы (увеличение ксантина в моче, образование ксантиновых камней)

–подагра

–синдром Лёша-Нихана

ПОДАГРА

Гиперурикемия - увеличение концентрации мочевой кислоты в крови. И вследствие может развиться подагра - заболевание, при котором кристаллы мочевой кислоты и уратов откадываются в суставных хрящах, синовиальной оболочке, подкожной клетчатке, с образование подагрических узлов, или тофусов.

Сопровождается повторением приступов острого воспаления суставов -острого подагрического артрита. Но это еще не всё! Лейкоциты устраивают ном-ном-ном кристаллам урата. Те, в свою очередь, способны

разрушать мембраны лизосом. Лизосомальные ферменты выбираются в цитозоль и начинают разрушение клетки, продукты клеточного катаболизма вызывают воспаление

ФРДФ синтетаза - фермент-стахановец, который смутно понимает, что все должно быть в меру. Он синтезирует мочевую кислоту в больших количествах, не смотря на потребности клетки. И возникает подагра

Гипоксантин-гуганинфосфорибозилтрансфераза, фермент-инвалид, а вот это звено не справляется со своей работы и происходит накопление мочевой кислоты в клетке, что также вызывает подагру.

Препаратом для лечения гиперурикемии, является аллопуринол - структурный аналог гипоксантина.

ПРИМЕНЕНИЕ АЛЛОПУРИНОЛА ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ПОДАГРЫ

Аллопуринол оказывает двоякое действие на обмен пуриновых нуклеотидов:

•ингибирует ксантиноксидазу и останавливает катаболизм пуринов на стадии образования гипоксантина, растворимость которого почти в 10 раз выше, чем мочевой кислоты. Действие препарата на фермент объясняется тем, что сначала он, подобно гипоксантину, окисляется в гидроксипуринол, но при этом

•остаётся прочно связанным с активным центром фермента, вызывая его инактивацию; с другой стороны, будучи псевдосубстратом, аллопуринол может превращаться в нуклеотид по «запасному» пути и ингибировать ФРДФ синтетазу и амидофосфорибозил-трансферазу, вызывая торможение синтеза пуринов de novo. При лечении аллопуринолом детей с синдромом Лёша-Нихена удаётся предотвратить развитие патологических изменений в суставах и почках, вызванных гиперпродукцией мочевой кислоты, но препарат не излечивает аномалии в поведении, неврологические и психические расстройства.

КСАНТИНУРИЯ

(xanthinuria; ксантин +греч. uron моча) -- наследственная болезнь, обусловленная недостаточностью фермента ксантиноксидазы и характеризующаяся нарушением пуринового обмена; проявляется рецидивирующей гематурией и болями в поясничной области, повышением содержания ксантина в плазме крови и моче.

Симптомы: Ксантин является непосредственным предшественником мочевой кислоты. Он образуется из некоторых пуринов, в то время как гипоксантин относится к промежуточным продуктам. Окисление гппоксантипа в ксантин, а последнего в мочевую кислоту опосредуется ксантиноксидазой, выявленной в печени и слизистой оболочке кишечника.

Встречаемость: редко. Уровень мочевой кислоты в сыворотке больных (1 - 8 мг/л) обычными методами не выявляется. Низкий уровень гипоксантина отмечается как в крови, так и в моче. При потреблении продуктов, не содержащих пуринов, мочевая кислота прекращает экстретироваться. Ксантин даже менее растворим в моче, чем мочевая кислота; соответственно у некоторых больных с ксантинурией образуются мочевые камни, состоящие из чистого ксантина

ОРОТАЦИДУРИЯ

Это нарушение синтеза пиримидинов. Оно вызвано снижением активности УМФ-синтазы, которая катализирует образование и декарбоксилирование ОМФ. Поскольку в эмбриогенезе от образования пиримидинов зависит обеспечение синтеза ДНК субстратами, то жизнь плода невозможна при полном отсутствии активности этого фермента. Очень низкая активность УМФ-синтазы. Установлено, что содержание оротовой кислоты в моче пациентов (1 г/сут и более) значительно превосходит количество оротата, которое ежедневно синтезируется в норме (около 600 мг/сут). Снижение синтеза пиримидиновых нуклеотидов, – возникает гиперпродукция оротата.

Клинически наиболее характерное следствие оротацидурии - мегалобластная анемия, вызванная неспособностью организма обеспечить нормальную скорость деления клеток эритро-цитарного ряда. Её диагностируют у детей на том основании, что она не поддаётся лечению препаратами фолиевой кислоты. Недостаточность синтеза пиримидиновых нуклеотидов сказывается на интеллектуальном развитии, двигательной способности и сопровождается нарушениями работы сердца и ЖКТ. Нарушается формирование иммунной системы, и наблюдается повышенная чувствительность к различным инфекциям.

•ДНК-полимераза δ продолжает удлинять нить из дезоксирибонуклеотидов на лидирующей нити, а ДНКполимераза ε – фрагменты (фрагменты Оказаки) на отстающей нити ДНК по мере движения репликативной вилки

3. Терминация

•ДНК-полимераза β (фермент репарации) удаляет праймеры и достраивает фрагменты ДНК

•ДНК-лигаза соединяет фрагменты между собой

116.СИНТЕЗ ДНК И ФАЗЫ КЛЕТОЧНОГО ДЕЛЕНИЯ. РОЛЬ ЦИКЛИНОВ И ЦИКЛИНЗАВИСИМЫХ ПРОТЕИНКИНАЗ В ПРОДВИЖЕНИИ КЛЕТКИ ПО КЛЕТОЧНОМУ ЦИКЛУ.

СИНТЕЗ ДНК И ФАЗЫ КЛЕТОЧНОГО ДЕЛЕНИЯ

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).

РОЛЬ ЦИКЛИНОВ И ЦИКЛИНЗАВИСИМЫХ ПРОТЕИНКИНАЗ

Процесс митоза принято подразделять на четыре основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Так как он непрерывен, смена фаз осуществляется плавно — одна незаметно переходит в другую.

Циклин-зависимые киназы — группа белков, регулируемых циклином и циклиноподобными молекулами. Большинство Циклин–зависимых киназ участвуют в смене фаз клеточного цикла; также они регулируют транскрипцию и процессингмРНК.

Циклин-зависимые киназы являются серин\треониновыми киназами, и фосфорилируют соответствующиеостатки белков. Известно несколько CDK, каждая из которых активируется одним или более циклинами ииными подобными молекулами после достижения их критической концентрации, притом по большей частиCDK гомологичны, отличаясь в первую очередь конфигурацией сайта связывания циклинов. В ответ науменьшение внутриклеточной концентрации конкретного циклина происходит обратимая инактивациясоответствующей CDK. Если CDK активируются группой циклинов, каждый из них как бы передаваяпротеинкиназы друг другу, поддерживает CDK в активированном состоянии длительное время. Такие волны активации CDK возникают на протяжении G1- и S- фаз клеточного цикла.

117.ПОВРЕЖДЕНИЕ И РЕПАРАЦИЯ ДНК. ФЕРМЕНТЫ ДНК-РЕПАРИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА.

РЕПАРАЦИЯ ДНК

Процесс, позволяющий живым организмам восстанавливать повреждения, возникающие в ДНК, называют репарацией. Все репарационные механизмы основаны на том, что ДНК - двухцепочечная молекула, т.е. в клетке есть 2 копии генетической информации. Если нуклеотидная последовательность одной из двух цепей оказывается повреждённой (изменённой), информацию можно восстановить, так как вторая (комплементарная) цепь сохранена.

Процесс репарации происходит в несколько этапов. На первом этапе выявляется нарушение комплементарности цепей ДНК. В ходе второго этапа некомплементарный нуклеотид или только основание устраняется, на третьем и четвёртом этапах идёт восстановление целостности цепи по принципу комплементарности. Однако в зависимости от типа повреждения количество этапов и ферментов, участвующих в его устранении, может быть разным.

Очень редко происходят повреждения, затрагивающие обе цепи ДНК, т.е. нарушения структуры нуклеотидов комплементарной пары. Такие повреждения в половых клетках не репарируются, так как для осуществления сложной репарации с участием гомологичной рекомбинации требуется наличие диплоидного набора хромосом.

Репарация генетическая — процесс устранения генетических повреждений и восстановления наследственного аппарата, протекающий в клетках живых организмов под действием специальных ферментов. Установлено, что некоторые наследственные болезни человека развиваются в связи с нарушениями синтеза репарирующих ферментов. Детально изучены две формы репапрации генетической — фотореактивация и темновая репарация.

Фотореактивация, или световое восстановление, была обнаружена в 1949 г. А. Кельнер, изучая биологическое действие радиации в экспериментах на микроскопичских грибах и бактериях, обнаружил, что клетки, подвергшиеся одинаковой дозе ультрафиолетового облучения, выживают значительно лучше, если после облучения в темноте их поместить в условия обычного естественного освещения. Исходя из этого, было высказано предположение, что на свету происходит устранение части поврелсдений генетических структур клеток, возникающих под действием ультрафиолетового облучения.

Темновая репарация, в отличие от фотореактивации, универсальна. Она устраняет различные структурные повреждения ДНК, появляющиеся в результате разнообразных радиационных и химических воздействий. Способность к темновой репарации обнаружена у всех клеточных систем и организмов.

ФЕРМЕНТЫ ДНК-РЕПАРИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА

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 ДНК-полимеразой β и ДНКлигазой встраивается нужный нуклеотид.