Тема 2. 2. Матричные биосинтезы

(семинар)

Цель занятия. Усвоить основные характеристики процесса репликации, биологическое значение процесса репарации, основные этапы транскрипции. Сформировать знания об основных этапах биосинтеза белка с целью выяснения их роли в норме и при патологии, в механизме действия отдельных антибиотиков.

Исходный уровень. Строение и биологическая роль нуклеиновых кислот (курс биоорганической химия и медицинской биологии). Строение нуклеотидов. Фазы клеточного цикла (курс гистологии), строение рибосом (курс медицинской биологии).

Повторить. 1. Комплементарность азотистых оснований, типы РНК, структуры белковой молекулы.

Содержание теоретического материала.

1. Синтез ДНК: локализация в клетке, субстраты и источники энергии для синтеза ДНК, образование «репликативных вилок», направление репликации. Понятие о точке начала репликации. 2. Особенности синтеза лидирующей и отстающей дочерних цепей (фрагментов Оказаки). Роль праймеров в процессе синтеза ДНК. 3. Обратная транскрипция как один из типов синтеза ДНК. Репарация. Апоптоз. 4. Синтез РНК. 5. Основной постулат молекулярной биологии. 6. Биологический код, его свойства. 7. Стадии трансляции. Активация аминокислот. Аминоацил-т-РНК-синтетазы,их характеристика. Роль тРНК как адаптерной молекулы в процессе трансляции. 8. Стадия инициации биосинтеза белков. Строение рибосом. 9. Стадия элонгации: энергетические затраты, белок синтезирующий фермент, роль факторов элонгации. 10. Стадия терминации. Посттрансляционные изменения белковой молекулы. 11. Регуляция трансляции – теория оперона. 12. Структурная и функциональная организация генов. Регуляция биосинтеза белков. 13. Антибиотики - ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот и белков. Наследственные болезни.

Для усвоения материала темы следует обратить внимание на то, что:

1) Синтез ДНК начинается с образования репликативных вилок при помощи эндонуклеаз. Субстратами и источниками энергии для синтеза ДНК являются дезоксирибонуклеозидтрифосфаты.

2) На одной ветви репликативной вилки синтез новой цепи ДНК в направлении от 5΄-конца к 3΄-концу идет непрерывно, а на другой (которая растет в направлении противоположном движению репликативной вилки) - в виде коротких фрагментов.

3) Под действием различных эндогенных и экзогенных факторов в ДНК могут возникнуть разнообразные повреждения (образование ковалентных сшивок между азотистыми основаниями в цепях, дезаминирование азотистых оснований, отщепление пуринов и т.д.).

4) В ядре функционирует система репарации, устраняющая повреждения и, тем самым, сохраняющая постоянство генома.

5) Биологический код - это способ записи информации об аминокислотной последовательности белков с помощью последовательности нуклеотидов в ДНК или РНК.

6) В мРНК информация записана в виде линейной последовательности кодонов (триплетов) и в процессе трансляции она считывается в направлении от 5΄-конца к-3΄концу мРНК.

7) Аминокислоты не комплементарны кодонам мРНК. тРНК выполняет функцию адапторов: акцепторным концом специфически взаимодействует с аминокислотами, а антикодоном с соответствующим кодоном мРНК.

8) Подавление матричных биосинтезов может быть достигнуто либо путем структурной модификации матрицы и рибосом, либо путем инактивации ферментов.

9) Антибиотики могут использоваться как противобактериальные препараты, если они подавляют процесс трансляции и обладают специфичностью в отношении белок-синтезирующей системы прокариот.

10) Антибиотики могут применяться при лечении злокачественных новообразований, если они нарушают матричную функцию ДНК.

Вопросы и упражнения для самоподготовки и контроля усвоения темы

1. Назовите виды переноса генетической информации.

2. Что такое репликация по полуконсервативному типу?

3. Охарактеризуйте процесс образования репликативной вилки.

4. Репликация, ее механизм и биологическое значение. Роль праймеров в процессе репликации.

5. Назовите для репликации: матрицу, субстраты, источники энергии, полимеризующий фермент, продут и направление синтеза. Связан ли это процесс с фазами клеточного цикла?

6. Что представляют собой фрагменты Оказаки?

7. Дайте определение понятию транскрипция, ее механизм и значение.

8. Кратко охарактеризуйте следующие стадии транскрипции: присоединение РНК-полимеразы, инициация синтеза, элонгация, терминация.

9. Охарактеризуйте транскрипцию в соответствии с вопросом №5.

10. Ответьте, каким будет антикодон, если триплет кода ДНК таков: АСС.

11. Назовите этапы синтеза белков, требующие использования энергии АТФ.

12. Как происходит образование аминоацил-т-РНК, напишите уравнение реакции, назовите фермент. Какая при этом образуется связь между аминокислотой и т-РНК?

13. Охарактеризуйте стартовый кодон.

14. Какова роль мРНК в биосинтезе белка?

15. Охарактеризуйте процесс трансляции в соответствии с вопросом №5.

16. Понятие о биологическом коде. Охарактеризуйте такие свойства кода, как линейность, однонаправленность, непрерывность, универсальность, вырожденность.

17. Охарактеризуйте этапы элонгации в процессе биосинтеза белка.

18. Выберите терминирующие триплеты: 1) UAA, 2) UAG, 3) UUU, 4) UGA, 5) CCC.

19. Охарактеризуйте антибиотики, используемые как антибактериальные препараты и, используемые при лечении злокачественных новообразований.

20. Закончите предложения, подобрав правильный вариант ответов. Последовательность нуклеотидов ДНК, кодирующая положение аминокислотных остатков в полипептидной цепи называется (----); участок ДНК, кодирующий образование мРНК - (----); совокупность всех генов организма называется (----).

1) генетический код, 2) геном, 3) кодон, 4) антикодон, 5) ген.

Литература для самоподготовки.  Лекционный материал; (1) - С. 117-171; (2) - С. 478-498, 509-543; (3) – С. 63-94; (4) - С.73-108.

Тема 2.3. СТРОЕНИЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ. МАТРИЧНЫЕ БИОСИНТЗЫ (контрольно – итоговое занятие №2)

Цель занятия. Закрепить знания раздела № 2 о строении нуклеиновых кислот, нуклеотидов, основных путях обмена белков, их синтезе, синтезе нуклеиновых кислот.

Вопросы к контрольно-итоговому занятию №2

1. См. вопросы к темам 2.1 и 2.2.

2. В результате действия высокоактивного химического соединения, попавшего в клетку, оказались отщепленными азотистые основания от обоих нуклеотидов пары G-C. Могут ли репарирующие системы поправить это повреждение?

3. Единичная (+) цепь ДНК (А=21%, G=29%, C=29%, Т=21%) реплицируется ДНК-полимеразой с образованием комплементарной (-) цепи ДНК. Образовавшаяся двухцепочная ДНК используется затем в качестве матрицы для РНК-полимеразы, транскрибирующей (-) цепь. Напишите, каков будет нуклеотидный состав (% соотношение) синтезируемой РНК?

4. На каких матрицах в клетке, инфицированной онкогенным вирусом, происходит синтез: а) новых молекул вирусной РНК, б) вирусных белков.

5. Подберите характеристики, присущие процессу репликации и репарации:

1) Матрицей является одна из нитей ДНК.

2) Матрицей для синтеза служат обе нити ДНК.

3) Субстратами являются дезоксирибонуклеозидтрифосфаты.

4) Субстратами являются рибонуклеозидтрифосфаты.

5) Процесс локализован в хроматине ядра.

6) Процесс протекает в S-периоде клеточного цикла.

7) Процесс протекает постоянно на всех стадиях жизнедеятельности клетки.

Ответ на каждый вопрос выберите из четырех предлагаемых:

А - характерно для репликации.

В - характерно для репарации.

С - характерно для обоих процессов.

Д - не характерно ни для одного из процессов.

6. Гистоны - это белки, содержащиеся в ядрах эукариотических клеток. Они прочно связаны с ДНК. ИЭТ гистонов очень велика (около 10,8). Какие аминокислоты должны присутствовать в гистонах в относительно больших количествах? Каким образом эти остатки обеспечивают прочное связывание гистонов с ДНК?

Литература для самоподготовки. См. литературу к темам №№ 2.1 - 2.2.

РАЗДЕЛ № 3

Дата добавления: 2015-07-25