Занятие 38. Биосинтез белка и его регуляция.

Особенности биосинтеза у микроорганизмов (семинар).

Цель занятия. Усвоить представления о биосинтезе белка у эукариотов и прокариотов, механизмах регуляции биосинтеза белка.

Содержание занятия:

– контроль выполнения заданий по самоподготовке;

– выполнение заданий тестового контроля;

– участие в выступлении и обсуждении реферативных сообщений;

– контроль усвоения темы путем устного собеседования с преподавателем.

Примерные темы реферативных сообщений по УИРС:

1. Биосинтез нуклеиновых кислот у микроорганизмов и его регуляция.

2. Современные представления о кодировании генетической информации.

3. Генетическая инженерия в конструировании штаммов-продуцентов биологически активных веществ.

4. Биосинтез белка у бактерий и его регуляция.

Методические указания к самоподготовке

 

При подготовке к занятию, используя лекции, учебники и дополнительную литературу, ответьте на следующие вопросы и выполните задания:

1. Начертите схему передачи генетической информации.

2. Охарактеризуйте основные этапы передачи информации: репликацию, транскрипцию и трансляцию.

3. Выпишите авторов, разработавших теории кодирования.

4. Дайте определение понятиям цистрон, ген, кодон и аитикодон.

5. Охарактеризуйте понятие «триплетный код».

6. Выпишите кодоны для серина, триптофана. Напишите их антикодоны.

7. Выпишите особенности триплетного кода.

8. Назовите отечественных исследователей, изучавших рибосомы.

9. Опишите строение малой и большой субчастиц.

10. Выпишите функции рибосом.

11. Охарактеризуйте этап активации аминокислот.

12. Напишите реакцию активации аланина.

13. Опишите этап собственно трансляции, обращая внимание на фазы инициации, элонгации и терминации.

14. Охарактеризуйте процесс транслокации.

15. Какое количество макроэргических соединений и на каких этапах трансляции расходуются при синтезе одной пептидной связи?

16. Нарисуйте схему регуляции биосинтеза белка по Жакобу и Моно.

Примеры тестов контроля исходного уровня знаний

Задание 1. Выберите один наиболее верный ответ.

1.1. Энхансеры представляют собой участки ДНК размером 10-20 пар оснований, присоединение к которым регуляторных белков....

1 – активирует РНК-полимеразу

2 – уменьшают генную активность

3 – ингибируют РНК-полимеразу

Реакцию

катализирует фермент...

1 – ДНК-лигаза

2 – аминоацил-тРНК-синтетаза

3 – РНК-полимераза

4 – топоизомераза

5 – ДНК-полимераза III

Задание 2. Установите соответствие.

2.1.

Участок ДНК:	Определение:
1. Лак-оперон 2. Ген-оператор 3. Ген-регулятор	А–ген, управляющий работой структурных генов Б – ген, кодирующий синтез специального регуляторного белка – репрессора. В –участок ДНК, в котором закодированы ферменты, участвующие в усвоении лактозы

2.2. Оператор – это участок молекулы прокариотической ДНК, отвечающий в транскрипции за:

1) инициацию 3) элонгацию

2) регуляцию 4) терминацию

Задание 3. Выберите несколько правильных ответов.

3.1. … используются в ходе трансляции как макроэрги

1. ГТФ

2. УТФ

3. АТФ

4. ЦТФ

3.2. К посттрансляционной модификации белков не относится...

1 – реакции метилирования

2 – образование мультиферментных комплексов

3 – образование дисульфидных связей

4 – ковалентное присоединение простетической группы

5 – удаление сигнальной последовательности

1) превращение проферментов в ферменты

Задание 4. Определите правильность утверждений в предложении и установите наличие причинной связи между ними.

4.1. Шапероны помогают новосинтезируемому белку быстро найти правильную пространственную ориентацию, потому что внутри шаперонового комплекса при участии АТФ происходит образование вторичной, третичной, четвертичной структур белка.

4.2. Пролинизомеразы – катализируют цис-транс изомеризацию пептидных связей пролина, потому что это обеспечивает принятие белком правильной конформации.

Примеры ситуационных задач

Задача 1.

Большинству аминокислот соответствует больше чем один кодон, больше чем одна тРНК и больше чем один анти-кодон. Напишите все возможные антикодоныдля четырех глициновых кодонов: (5') GGU (3), GGC, GGA и GGG.

а) На основании вашего ответа скажите, какие из положений антикодона определяют в первую очередь его специфичность в случае глицина?

б) Какие из кодон-антикодоновьгх пар содержат «качающуюся» пару оснований?

в) В какой из кодон-антикодоновых пар все три пары оснований образованы за счет прочных водородных связей?

г) Использование какой из кодон-антикодоновых пар в биологическом синтезе белка наименее вероятно? Почему?

Задача 2.

Определите минимальные энергетические затраты (в расчете на число высокоэнергетических фосфатных групп), необходимые для биосинтеза Р-глобиновой цепи гемоглобина (146 остатков) из всех аминокислот, АТР и GTP. Сравните ваш ответ с расходами энергии на биосинтез линейной цепи гликогена, включающей 146 остатков глюкозы, соединенных α(1 → 4)-связью, и синтезируемой из глюкозы в присутствии АТР. Какова, исходя из ваших ответов, дополнительная энергетическая стоимость Р-глобиновой молекулы, обусловленная тем, что в отличие от гликогена при ее построении необходимо реализовать определенную генетическую информацию?