Вопрос №21 Процессинг: понятия, основные этапы. Характеристика и функции малых ядерных РНК.

ПРОЦЕССИНГ — важнейший этап процесса реализации генетической информации, в течение которого происходит формирование зрелых молекул разных типов РНК (рРНК, тРНК, иРНК) из первичных транскриптов (проРНК). Большинство зрелых бактериальных иРНК сами представляют первичные транскрипты, и только в исключительных случаях их трансляции предшествует процессинг. У эукариот, у которых многие гены имеют прерывистую структуру (состоят из экзонов и интронов), образование зрелых молекул иРНК является наиболее сложным из всех видов процессинга. Он включает механизм сплайсинга (сшивания экзонов), которому предшествует процесс вырезания интронов. Реакции процессинга осуществляются специфическими рибонуклеазами, которые расщепляют фосфодиэфирные связи внутри (эндонуклеазы) или на концах (экзонуклеазы) молекулы РНК. В реакциях сплайсинга принимают активное участие малые ядерные РНК (мя-РНК), препятствующие повторному соединению экзонов и интронов. Процессинг у эукариот включает также модификацию концов молекулы РНК: на 5´-конец навешивается метилированный кэп, к 3´-концу присоединяется полиадениловая (polyA) цепочка.

Теоретический вопрос № 22

Трансляция,понятие.Характеристика наследственного кода.Образование аминоацил-транспортной РНК.Основыные этапы трансляции.Антибиотики-ингибиторы процесса трансляции.Регуляция процесса синтеза белка.

Ответ:

Трансляция — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой.Место синтеза: рибосомы Матрица: мРНК.Субстраты: аминокислоты (АК) Адапторы: тРНК.Источники энергии: АТФ, ГТФ.Кофактор: Mg 2+ (стабилизирует структуру рибосом).Факторы инициации (IF), элонгации (EF), терминации (RF) Инициирующая аминоацил-тРНК (аа-тРНК): мет-тРНК,Инициирующий кодон мРНК: AUG,Этапы: инициации, элонгации, терминации,Образуется колинеарный матрице продукт – белок (последовательность АК соответствует последовательности кодонов мРНК)

Биологический код: запись информации о последовательности АК в белке с помощью последовательности нуклеотидов.Его свойства: Триплетность,Наличие терминирующих кодонов (UAA, UAG, UGA),Специфичность,Вырожденность,Универсальность,Однонаправленность,Колинеарность.

Образование аминоацил-транспортной РНК.

Основыные этапы трансляции.

1 этап трансляции: инициация(К мРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, фактор инициации IF, мет-тРНК и ГТФ. Когда комплекс свяжется с кодоном AUG, происходит присоединение большой субъединицы рибосомы, что сопровождается гидролизом ГТФ и отделением IF. Формируется полноценная рибосома с пептидильным (Р) и аминоацильным (А) центрами)

2 этап трансляции: элонгация(Связывание аа-тРНК в А-центре при участии фактора элонгации EF1 и с затратой энергии ГТФ.Образование пептидной связи между АК Р-центра и АК А-центра при участии пептидилтрансферазы.Перемещение рибосомы по мРНК (транслокация) в направлении от 5′- к 3′-концу с использованием энергии ГТФ и при участии фактора элонгации EF2.Многократное повторение стадий

3 этап трансляции: терминация(Высвобождение пептида из связи с тРНК и рибосомой:Стоп-кодоны UAA, UAG, UGA попадают в А-центр.Высвобождение полипептида при участии факторов терминации RF1, RF3 и энергии ГТФ.

Регуляция матричных биосинтезов:

1)Экспрессия генов — процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок.Гены белков «домашнего хозяйства» (конститутивные) экспрессируются с постоянной скоростью и обеспечивают жизнеспособность клеток (например, гены ферментов энергетического обмена)

2)Адаптивная регуляция обеспечивает изменение скорости экспрессии генов в ответ на меняющиеся условия среды (индуцибельная экспрессия). Осуществляется при участии:регуляторных белков, взаимодействующих с участками ДНК,индукторов (стимулируют экспрессию) или корепрессоров (подавляют экспрессию),Индукторы или корепрессоры стимулируют присоединение регуляторных белков к регуляторным участкам ДНК,В качестве индукторов и корепрессоров выступают гормоны, ростовые факторы, продукты метаболических путей

3)Регуляторные участки ДНК:Энхансер – «усилитель» транскрипции,Сайленсер – «тушитель» транскрипции

Ингибиторов матричных биосинтезов: Токсин белой поганки аманитин ингибирует РНК-полимеразу II (синтез мРНК),Энтеротоксин возбудителя дифтерии ингибирует трансляцию, модифицируя фактор элонгации EF2 и нарушая транслокацию рибосом,Интерфероны (гликопротеины лимфоцитов и макрофагов, обладающие противовирусной активностью):активируют РНК-азу, расщепляющую мРНК и рРНК,стимулируют синтез протеинкиназы, которая фосфорилирует и тем самым инактивирует фактор инициации трансляции IF2,прекращается синтез белков в инфицированных клетках человека, клетка погибает, но останавливается размножение вирусов

 

23 вопрос образование мочевой кисл.

Только у рыб аммиак является конечным продуктом распада и выводится из организма. У птиц и рептилий, конечный продукт катаболизма азотсодержащих соединений - мочевая кислота, а не аммиак. У млекопитающих образующийся аммиак превращается в мочевину - это полный амид угольной кислоты:

 

Образование мочевины происходит в печени в результате орнитинового цикла (открыт Г.Кребсом).

 

 

1. В матриксе митохондрий соединяются СО₂ и NH₃ (при этом расходуются две молекулы АТФ).

 

 

Синтез мочевины представляет собой циклический процесс, в который вступают предварительно синтезированный карбамоил-фосфат и аспартат, а образуются фумарат и мочевина.

 

Мочевина синтезируется из одной молекулы СО₂, одной молекулы NH₃ и аминогруппы аспартата. Из фумарата в реакциях ЦТК вновь образуется щавелевоуксусная кислота, которая может вступать в трансаминирование с другими аминокислотами и превращаться в аспартат.

Таким образом, в орнитиновом цикле существуют два сопряженных цикла:

а) образование мочевины; б) регенерация аспартата.

В добавление к лекции по общим путям обмена аминокислот можно сказать, что еще одна, третья по счету функция трансамини рования - это перенос аминогруппы с аминокислот для синтеза мочевины без промежуточного выделения аммиака.

При синтезе мочевины расходуется в сумме 4 молекулы АТФ. Мочевина - это нетоксичное вещество, которое легко выводится из организма с мочой. Накопление мочевины в крови выше нормы происходит только при нарушениях функции почек.

Синтез мочевины происходит только в печени, а аммиак образуется в разных тканях. Значит, должен быть специальный механизм транспорта аммиака в безвредной для организма форме: это МЕХАНИЗМ ВРЕМЕННОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ АММИАКА.

Обеспечивается ферментом глутамин-синтетазой, которая присоединяет с затратой АТФ дополнительную аминогруппу к гамма-карбоксигруппе:

 

ВОПРОС 24

Оротацидурия - вызвано дефектом в работе второго бифункционального фермента синтеза нуклеотидов de novo (от чего зависит обеспечение синтеза ДНК субстратами) - УМФ-синтазы, которая катализирует образование и декарбоксилирование ОМФ. Снижение синтеза пиримидиновых нуклеотидов, наблюдающееся при этой патологии, нарушает регуляцию КАД-фермента по механизму ретроингибирования, из-за чего возникает гиперпродукция оротата. Клинически - мегалобластная анемия, вызванная неспособностью организма обеспечить нормальную скорость деления клеток эритроцитарного 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, нарушениями со стороны мочевыводящей системы и образованием камней. Оротовая кислота не оказывает токсического эффекта. Лечение уридин (от 0,5 до 1 г/сут), который по "запасному" пути превращается в УМФ. Уридин + АТФ → УМФ + АДФ.

 

Пиримидиновое кольцо синтезируется из: глутамина, СО2 и аспарагиновой кислоты и затем связывается с рибозо-5-фосфатом, полученным от ФРДФ. Процесс протекает в цитозоле клеток. Синтез ключевого пиримидинового нуклеотида - УМФ идёт с участием 3 ферментов, 2 из которых полифункциональны. У млекопитающих ключевой, регуляторной реакцией в синтезе пирймидиновых нуклеотидов является синтез карбамоилфосфата из глутамина, СО2 и АТФ, в реакции катализируемой карбамоилфосфатсинтетазой II (КФС II) в цитозоле или "КАД-ферментом" в митохондриях. Объединение первых трёх ферментов метаболического пути в единый полифункциональный комплекс позволяет использовать почти весь синтезированный в первой реакции карбамоилфосфат на взаимодействие с аспартатом и образование карбамоиласпартата, от которого отщепляется вода и образуется циклический продукт – дигидрооротат. Отщепляясь от КАД-фермента, дигидрооротат подвергается дегидрированию NAD-зависимой дигидрооротатдегидрогеназой и превращается в свободное пиримидиновое основание - оротовую кислоту, или оротат.