Строение и пространственная структура белков

1) Строение и пространственная структура белков

Белки(протеины) — высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков α-аминокислот.

В состав белков входят углерод, водород, азот, кислород, сера. Часть белков образует комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь.

Первичная структура: определяется порядком чередования аминокислот в пептидной цепи. А/к-ты соединяются крепкой пептидной связью.

Вторичная структура: Спирально закрученная  белковая цепочка. Завитки спирали удерживаются водородными связями между CO и NH-группами расположенными на соседних витках.

Третичная: возникает в следствии закручивания вторичной структуры в клубок(глобулы). Клубок удерживается гидрофобными, ионными и водородными взаимодействиями.

Четвертичная: формируется несколькими глобулами белка. Устойчивою конфигурацию образуют гидрофобные, электростатические и водородные связи.

2) Строение ДНК

ДНК представляет собой двойную нить, скрученную в спираль. Каждая нить состоит из «кирпичиков» — из последовательно соединенных нуклеотидов. Каждый нуклеотид ДНК содержит: Азотистые основания(А;Г;Т;Ц);  дизоксирибозу; остаток фосфорной кислоты. Между собой соседние нуклеотиды соединены в цепи фосфодиэфирной связью, образованной 3’-гидроксильной (3’-ОН) и 5’-фосфатной группами (5’-РО3). Это свойство обуславливает наличие полярности в ДНК, т. е. противоположной направленности, а именно 5’- и 3’-концов: 5’-концу одной нити соответствует 3’-конец второй нити.

3) Особенности пространственной структуры ДНК.

Первичная структура– полинуклеотидную цепь, вторичная– две комплементарные друг другу и антипаралельные полинуклеотидные цепи, соединенными водородными связями, третичная -трехмерная спираль с приведенными выше пространственными характеристиками.

4) Репликация ДНК

Реплекация ДНК– удвоение молекулы ДНК. При репликации молекула ДНК постепенно разделя­ется специальным ферментом на две половины в продольном направлении. По мере того как открываются нуклеотиды разделяемой молекулы, к ним тут же присоединяются свободные нуклеотиды, ранее синтезированные в цитоплазме. Согласно принципу (комплементарности) эти новые нуклеотиды присоединяются к строго определенным местам: А = Т, Г -= Ц. Таким образом, каждая половина спирали снова становится целой и вместо одной молекулы ДНК получаются две. В каждой из образовавшихся молекул одна половина — бывшая матрица, вторая — вновь образованная, комплементарная первой. Одна из молекул ДНК остается в материнской хроматиде, вторая образует дочернюю, в результате чего хромосома становится двухроматидной (удвоенной).

5) Типы РНК. Строение и функции

РНК – это полинуклеотиды, но состоят только из одной цепи, их мол.масса меньше, чем у ДНК. Кроме этого, они отличаются следующим: 1) количество РНК в клетке зависит от возраста, физиологического состояния, органной принадлежности клетки; 2) в мононуклеотидах РНК содержатся рибоза, вместо тиминаурацил; 3) для РНК не характерны правила Чаргаффа; 4) в РНК больше минорных оснований, чем в ДНК, при этом в т-РНК количество минорных оснований приближается к 50.  Все РНК синтезируются на ДНК, этот процесс называется транскрипцией

3 вида РНК: м-РНК (матричная; информационная), транспортная – т-РНК, рибосомальная –р-РНК.

Роль м-РНК – она несет информацию об аминокислотной последовательности синтезируемого белка.  

Роль р-РНК – обуславливает количество синтезируемого белка.

Роль т-РНК – транспорт и установка аминокислот на комплиментарном кодоне м-РНК.

6)Генетический код

Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

Свойства:

1.Триплетность:3 азотистых основания кодируют одну а/к-ту в полипептидной цепи.

2.Неперекрываемость: азотистое основание входящее в состав одного кодона, не может входить в состав любого другого кодона.

3. непрерывность :т.е. считывание информации с и-РНК протекает непрерывно.
4. Полярность: считывание информации с и-РНК осуществляется в направлении от 5´→3´.
5. Специфичность: означает , что определенные а/к-ты кодируются соответствующими ими кодонами.
6. Выраженность: кодирование а/к-т более чем одним кодоном.

7) Биосинтез белка. Транскрипция

Транскрипция- т.е. передача информации с ДНК на РНК.

3фазы:

Инициация. Последовательность ДНК, транскриби­рующаяся в одну иРНК, начинающаяся промотором на 5′-конце и заканчивающаяся терминатором на 3′-конце, является единицей транскрипции и соответствует совре­менному понятию «ген». Контроль экспрессии генов может осуществляться на этапе инициации транскрипции. На этом этапе РНК-полимераза распознает промотор — фрагмент длиной 41-44 п.н. Транскрипция ДНК происходит в направлении 5’—3′, или слева направо. Предполагается, что последовательность ТАТА контролирует выбор стартового нуклеотида, а ЦААТ — первичное связывание РНК-полимеразы с ДНК-матрицей.

Элонгация

Факторы элонгации повышают активность РНК-полимеразы и облегчают расхождение цепей ДНК. Синтез молекулы РНК идёт от 5′- к З’-концу комплементарно матричной цепи ДНК. На стадии элонгации, в области транскрипционной вилки, одновременно разделены примерно 18 нуклеотидных пар ДНК. Растущий конец цепи РНК образует временную гибридную спираль, около 12 пар нуклеотидных остатков, с матричной цепью ДНК. По мере продвижения РНК-полимеразы по матрице в направлении от 3′- к 5′-концу впереди неё происходит расхождение, а позади – восстановление двойной спирали ДНК.

Терминация

Раскручивание двойной спирали ДНК в области сайта терминации делает его доступным для фактора терминации. Завершается синтез РНК в строго определенных участках матрицы – терминаторах (сайты терминации). Фактор терминации облегчает отделение первичноготранскрипта (пре-мРНК), комплементарного матрице, и РНК-полимеразы от матрицы. РНК-полимераза может вступить в следующий цикл транскрипции после присоединения субъединицы σ.

8) Биосинтез белка. Трансляция

Трансляция — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой.

3 фазы: Инициация–узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза.

Элангация-собственный синтез белка.

Терминация-узнавание терминирующего кодона и отделения продукта.

9) Повреждения и репарация ДНК

Репарация— особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических агентов.

основные типы повреждения ДНК:

Повреждение одиночных нуклеотидов

Повреждение пары нуклеотидов

Разрыв цепи ДНК

Образование поперечных сшивок между основаниями одной цепи или разных цепей ДНК.

10) Генетический аппарат клетки.

11)Строение хромосом. Структурная организация хромосом.

Хромосома – это наиболее компактная форма наследственного материала клетки. У большинства эукариот ДНК скручивается до такой степени только на время деления.

Хромосома может быть одинарной (из одной хроматиды) и двойной (из двух хроматид). Хроматида – это нуклеопротеидная нить, половинка двойной хромосомы.

Структурная организация хромосом:

1.Нуклеосомная нить.

2. Хромотиновая фибрилла.
3. Интерфазная хромонема.
4. Метафазная хромосома.

12) Типы мутаций. Мутагенные факторы

Мутации – это изменения в ДНК клетки.

Типы: Генные мутации – изменение строения одного гена.

Хромосомные мутации – изменение строения хромосом.

Геномные мутации – изменение количества хромосом.

К мутагенным факторам относятся:

• Ионизирующие излучения
• Ультрафиолетовые излучения
• Повышение температуры.
• Вирусы
• Химические вещества

13) Понятие о кариотипе. Хромосомы.

Кариотип — это диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов конкретного вида, представляющий собой видоспецифический сложный признак и характеризующийся определенным числом, строением и генным составом хромосом

Хромосомы в кариотипе подразделяются на 2 группы:

Аутосомы-представлены гомологичными парами.

Половые хромосомы– представлены одной парой.

14) Строение биомембран.

15) Основные функции биомембран

Функции биологических мембран следующие:

• Отграничивают содержимое клетки от внешней среды и содержимое органелл от цитоплазмы.
• Обеспечивают транспорт веществ в клетку и из нее, из цитоплазмы в органеллы и наоборот.
• Выполняют роль рецепторов (получение и преобразование сит-налов из окружающей среды, узнавание веществ клеток и т. д.).
• Являются катализаторами (обеспечение примембранных химических процессов).
• Участвуют в преобразовании энергии.

16) . Мембранный транспорт веществ

3 вида транспорта

.1. простая диффузия: молекулы могут проходить без какого-либо в/д-я с мамбранными белками до тех пор когда будет сохранятся градиент мембраны.

2. облегченная диффузия: транспортный белок связывает вещество, затем сближается с противоположной стороной мембраны, освобождает это вещество, принимает исходную конформацию и вновь готов выполнять транспортную функцию.

3.активный транспорт: имеет место в том случае когда перенос осуществляется против градиента концентрации.

17) Деление клетки. Жизненный и митотический цикл

Деление клетки — процесс образования из родительской клетки двух и более дочерних клеток.

Митоз-непрямое деление клетки с сохранением числа хромосом.

Мейоз -это деление в зоне созревания половых клеток, сопровождающееся уменьшением числа хромосом вдвое.

Жизненный цикл-это период существования клетки с момента образования ее из материнской до собственного деления, специализации или гибели.

Митотический цикл-период существования клетки от деления до деления. Это часть жизненного цикла.

18) Интерфаза и митоз, биологическое значение

Биологическое значение митоза.

Оно состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы.

Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов.

В интерфазе происходят синтетические процессы, связанные как с подготовкой клеток к делению, так и обеспечивающие дифференцировку клеток и выполнение ими специфических тканевых функций.

19) Основные понятия генетики

Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости.

Наследственность — свойство организмов передавать свои признаки от одного поколения к другому.

Изменчивость — свойство организмов приобретать новые по сравнению с родителями признаки

Признак — любая особенность строения, любое свойство организма

Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма.

ген -участок ДНК, определяющий возможность развития отдельного элементарного признака.

Генотип — совокупность генов организма.

Локус — местоположение гена в хромосоме.

Аллельные гены — гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом.

Гомозигота — организм, имеющий аллельные гены одной молекулярной формы.

Гетерозигота — организм, имеющий аллельные гены разной молекулярной формы

Рецессивный ген — аллель, определяющий развитие признака только в гомозиготном состоянии; такой признак будет называться рецессивным.

Доминантный ген — аллель, определяющий развитие признака не только в гомозиготном, но и в гетерозиготном состоянии; такой признак будет называться доминантным.

20) Наследование признаков у человека

Некоторые признаки определяются одной парой аллельных генов. Так, доминирует карий цвет глаз над голубым, праворукость над леворукостью, длинные ресницы над короткими, наличие веснушек над их отсутствием, кровь с положительным резусом над отрицательным.

Группа крови определяется тремя аллельными генами: одним рецессивным, без агглютиногенов в эритроцитах (иногда обозначают для простоты как «0»), и двумя доминантными, несущими наличие в эритроцитах агглютиногенов А или В (обозначают соответственно «А» и «В»).

Пол человека определяется наличием двух половых хромосом «Х» (икс) у женщин. У мужчин – одной «X» и одной «Y» хромосомой.

21) Понятие о популяционной генетике.

ПОПУЛЯЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА, раздел генетики, изучающий генофонд популяций и его изменение в пространстве и во времени. Особи не живут поодиночке, а образуют более или менее устойчивые группировки, сообща осваивая среду обитания. Такие группировки, если они самовоспроизводятся в поколениях, а не поддерживаются только за счет пришлых особей, называют популяциями.

22) Основы экогенетики и фармакогенетики.

Фармакогенетика-раздел медицинский раздел генетики и фармакологии, изучающий характер реакций организма на лекарственные средства в зависимости от наследственных факторов. Изучение генетических основ чувствительности организма человека к лекарственным средствам составляет предмет фармакогенетики. Фогель-1959г. Задачей клинической фармакогенетики-разработка методов диагностики, профилактики и коррекции необычного ответа организма на действие лекарственных средств.

Экогенетика человека – это наука, которая изучает различные генетически обусловленные реакции людей на определённые агенты среды.
В её задачи входит объяснение различной чувствительности отдельных людей к действию потенциально опасных внешних агентов и изучение индивидуальных особенностей адаптации к окружающей среде.