ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 418
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
● Периферические глобулы образуют наружное и внутренней кольцо,
каждое кольцо состоит из 8 глобул. Периферические связаны с центральной фибриллярными белками «ловчая сеть».
● Фиксация периферических колец осуществляется за счет гидрофобных взаимодействий с наружной и внутренней мембраной, с периферической плотной пластиной.
● Через центральную глобулу из ядра в цитоплазму транспортируются и-РНК с сигналом ядерного экспорта - с помощью белков-экспортинов, из цитоплазмы в ядро транспортируются полипептиды, причем на центральной глобуле есть рецепторы, распознающие белковые молекулы, и транспорт белков идет с затратой энергии АТФ.
● Белки, попадающие в ядро, называются нуклеофильными т.к. они обладают пептидной сигнальной последовательностью, это могут быть гистоны, факторы транскрипции, рибосомные белки. С помощью импортинов.
● Через периферические глобулы из ядра в цитоплазму транспортируются т-РНК и субъединицы рибосом.
● Белки с сигналами импорта и экспорта могут транспортировать с помощью
Ran-ГТФаз.
ППП
это сложная белковая структура, которая состоит из скелетных белков-ламинов
А, В, С, взаимодействующих друг с другом и формирующих сложную сетчатую структуру. Ламины подстилают только внутреннюю мембрану, в районе поровых комплексов они прерываются.
Функции:
● Ламины определяют форму ядра;
● Относясь по свойствам к промежуточным филаментам, ламины взаимодействуют с клеточными фибриллами, обеспечивая единство клеточных структур;
● Могут связывать и накапливать транскрипционные факторы под мембраной, тем самым регулируя транскрипцию;
● Участвуют в организации внутреннего периферического кольца порового комплекса;
● Участвует в организации хроматина, т.к. к ламинам-А прикрепляются теломерные участки хромосом - ламин-ассоциировнные районы;
● Обеспечивают связь наружной и внутренней мембраны через комплекс LINС.
Кариоплазма
- это водный раствор органических веществ и ионов. В ней содержится ядерный матрикс, хроматин, ферменты гликолиза и другие белки. Создают специфическую среду для протекания матричных процессов.
Ядерный матрикс содержит белки:
● Структурные – актин и коллаген, которые поддерживают форму ядра и составляют кариоскелет совместно с ламинами;
● Белки-ферменты;
● Регуляторные белки матричных процессов;
● Белки-организаторы хроматина.
Ядерный матрикс:
● Ядрышко;
● Ламина:
● Интерхроматиновая сеть.
Компоненты ядрышка:
●
Фибриллярный
– участки хромосом с вторичной перетяжкой, которые содержат множественные копии генов р-РНК – ядрышковый организатор.
●
Гранулярный
– р-РНК + р-белки, образующие большие и малые рибосомальные единицы.
Функции ядерного матрикса:
● Пространственная организация хроматина
● Образование ядрышка
● Содержит белки, инициирующие и обеспечивающие матричные процессы
Хроматин
– комплекс ДНК и гистонов. Из хроматина строятся хромосомы.
Гистоны:
● Обладают щелочными свойствами и взаимодействуют с ДНК;
● 5 видов – Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4 в соотношении 1:2:2:2:2;
●
Участвуют в структурной организации хроматина и обеспечивают его
компактизацию и функциональную активность.
3 уровня пространственной организации хроматина:
●
Нуклеосомный
- образование нуклеосом: коровая частица из 8 молекул гистонов
(Н2А, Н2В, Н3, Н4х2) взаимодействует с участком ДНК, наматывающимся на коровую частицу 1,7 раза. ДНК закрепляется гистоном Н1. Формируется нуклеосомная нить – ряд бусинок (нуклеосом) и нить (линкерная ДНК). ДНК
укорачивается в 7 раз. ДНК может использоваться в качестве матрицы для синтеза РНК.
●
Нуклеомерный
– организация нуклеомер (4-12 нуклеосом) с помощью фосфорилированного гистона Н1, чьи концевые домены взаимодействуют между собой, сближая соседние нуклеосомы. ДНК укорачивается в 40 раз и не используется для синтеза РНК.
●
Хромомерный
– укладка петлями нуклеомерного хроматина вокруг белков интерхроматиновой сети, ядерного матрикса и ламины, что приводит к образованию хромомер в виде розеток. ДНК укорачивается в 1000
раз.
Все три уровня организации хроматина при определенных условиях могут переходить
друг в друга.
Максимальная конденсация – в метафазу
При дифференциальной окраске:
●
Эухроматин
- бледно окрашен, невысокая степень спирализации, может служит матрицей для ситеза РНК;
●
Гетерохроматин
- ярко окрашен, сильно спирализован:
○ Функциональный может переходить в эу- путем деконденсации и деспирализации и участвовать в транскрипции;
○ Структурный - транкрипционно неактивен и выполняет только структурную функцию, образуя центромерные и теломерные районы хромосом.
13. Строение ДНК. Репликация ДНК.
Нуклеотиды – азотистое основание, пентоза, фосфатный остаток в количестве от 1-3.
Нуклеозиды – это соединения пентозы с азотистым основанием.
Строение нуклеотида ДНК:
● Азотистые основания: аденин, тимин, гуанин, цитозин;
● Пентоза - дезоксирибоза;
● Фосфатный остаток.
Формирование двойной спирали ДНК:
● Нуклеотиды соединяются между собой в одной цепи посредством фосфодиэфирных связей между дезоксирибозой и остатком фосфорной кислоты.
● Азотистые основания обращены внутрь двойной спирали, располагаясь плоскопараллельно один над другим.
● Две цепи ДНК удерживаются вместе за счет водородных связей между нуклеотидами антипараллельных цепочек.
● Две водородные связи между аденином и тимином и три — между гуанином и цитозином. Это принцип комплементарности.
● Правило Чаргаффа - молярное равенство пуринов и пиримидинов.
● Каждая нить ДНК имеет форму спирали, и при их объединении образуется двойная спираль, один оборот включает 10 пар нуклеотидов.
● Цепи ДНК в двойной спирали антипараллельны: одна имеет направление от 5′ к 3′, а другая — от 3′ к 5′ (номера атомов углерода в молекуле сахара, по которым может происходить присоединение следующего нуклеотида в цепи).
Репликация
Полуконсервативный матричный процесс, представляющий собой удвоение молекулы
ДНК, с образованием 2х дочерних молекул – копий материнской. Происходит в синтетическом периоде клеточного цикла.
ДНК-зависимая-ДНК-полимераза эукариот:
Полимераза α - синтез небольших фрагментов ДНК, наращивание 3’ конца;
Полимераза β – репарация ДНК;
Полимераза ε - синтез очень длинных фрагментов ДНК;
Полимераза γ – репликация митохондриальной ДНК.
Три стадии репликации:
Инициация:
● Начинается в автономно-реплицирующихся последовательностях (АРП) или
точках ori (у прокариот) на молекуле ДНК, которые богаты содержанием А=Т
пар, и продолжается в обоих направлениях от точек терминации;
● Ori-район опознается ori-связывающими белками, которые активизируются благодаря фосфолилированию;
● Комплекс белка и точки-ori или комплекс инициирующего белка и
АРП опознается ферментом геликазой, который начинает разрывать водородные связи в А=Т парах, в результате чего образуется репликационный глазок или
вилка репликации;
● Проблему суперсперализации двуцепочечной ДНК по обе стороны от репликационного глазка решает фермент топоизомераза, надрезая одну из нитей
ДНК, распутывая и сшивая обратно;
● Проблему восстановления водородных связей между цепями и появления репликационных шпилек
(скручивание
ДНК)
решают
стабилизирующие SSBP-белки, кооперативно присоединяющиеся к одной цепочке ДНК;
● Проблема создания затравки: ДНК-полимераза не может начинать синтез, но это делает ДНК-зависимая-РНК-полимераза (праймаза), она по правилу комплементарности строит на матричной к 3’-5’ цепи фрагмент РНК или праймер (до 100 нуклеотидов), являющийся затравкой;
● К праймеру присоединяется ДНК-полимераза α, наращивающая 3’ конец
РНК/далее ведущая синтез ДНК.
Элонгация:
● ДНК-полимераза
ε
ведет синтез новой лидирующей цепи,
комплементарной материнской;
● По антипараллельной цепи 5’-3’ тоже идет построение праймера, но репликация идет в обратном направлении за счет работы ДНК-полимеразы δ.
● По матричной цепи 3’-5’ синтез ДНК будет продолжаться непрерывно
(лидирующая цепь), а по второй матричной цепи 5’-3’
– прерывисто, тк направление работы полимеразы не совпадает с направлением работы геликазы
(отстающая цепь), следовательно, необходимо построение новых праймеров.
Терминация
● Праймеры удаляются вытеснением, после расщепляются эндонуклеазой;
● Куски ДНК сшиваются ДНК-лигазой, который образовывает ковалентные связи с затравкой с помощью энергии АТФ.
● Репликон - участок молекулы ДНК между двумя терминаторами - у поокариот.
● У эукариот репликон - между двумя точками инициации репликации.
● Проблема с застройкой бреши на лидирующей цепи ДНК. С каждой репликацией длина цепей уменьшается из-за утраты теломерных участков,
следовательно, генов останется все меньше и меньше. Это приводит к ограничению кол-ва клеточных делений. Первичные половые клетки, стволовые
клетки крови и эпителия, раковые клетки могут делиться неограниченное число раз. В таких клетках в активной форме находятся фермент теломераза,
работающая как обратная транскриптаза и
использующая
РНК,
комплементарную теломерному повтору, как матрицу для построения ДНК.
14. Строение РНК. Транскрипция и процессинг мРНК.
РНК
- одноцепочечные полимерные молекулы из четырех типов рибонуклеотидов —
аденинового, гуанинового, урацилового и цитозино- вого, в состав рибонуклеотидов входит пятиуглеродный сахар — рибоза.
РНК чаще функционируют в виде однонитевых структур, хотя они и способны образовывать двунитевые участки с использованием принципа комплементарности.
Классы РНК:
●
Информационные, или матричные
(и-РНК) - несут генетическую информацию о строении белков;
●
Рибосомальные
(р-РНК) - входят в состав рибосом;
●
Транспортные
(т-РНК) - переност аминокислоты к месту синтеза белка;
●
Малые ядерные
(мя-РНК) - участвуют в процессе сплайсинга;
●
Микро-РНК
- регулируют трансляцию;
●
Рiwi-РНК
- участвуют в инактивации мобильных генетических элементов;
●
Длинные некодирующие
РНК с различными функциями.
Транскрипция
Это матричный процесс, в ходе которого на матрице одноцепочечной ДНК
синтезируется одноцепочечная РНК.
Единицы транскрипции - транскриптоны:
● Инициатор
● Кодирующая область
● Терминатор
Центральный фермент транскрипции - ДНК-зависимая-РНК-полимераза эукариот:
● Полимераза I, реагируя с инициатором I отвечает за синтез большой рибосомальной РНК;
● Полимераза II, реагируя с инициатором II отвечает за синтез и-РНК и малых ядерных РНК;
● Полимераза III, реагируя с инициатором III и IIIA, отвечает за синтез т-РНК и малой рибосомальной РНК.
Для осуществления транскрипции полимераза связывается с
белками-транскрибирующими факторами. Процесс энергозависим.
Инициация
В инициаторе два отдела:
● Регулятор необходим для присоединения регуляторных молекул, которые могут активировать или тормозить процесс транскрипции;
● Промотор - отвечает за начало транскрипции, к нему присоединяется транскрибирующий фактор и только после этого комплекс промотор + ТФ
опознается РНК-полимеразой и связывается с ней.
Структура инициаторов:
● ИНИ I имеют в своем составе две специфические последовательности нуклеотидов.
С
ними взаимодействует ряд регуляторных белков и
транскрипционных факторов,
которые способствуют присоединению
РНК-полимеразы I к промотору и точному началу транскрипции с первого значащего кодона.
● ИНИ II содержат универсальный промоторный элемент – последовательность нуклеотидов, богатую Т и А – ТАТААА или ТАТА-бокс, находящийся на несмысловой цепи ДНК и определяющий точку начала ситнеза РНК,
взаимодействуют с РНК-пол II.
● ИНИ III располагаются непосредственно в матрице транскрипции.
Смысловая цепь – та, по которой идет синтез РНК, антисмысловая – ей комплементарная.
Образовавшийся белковый комплекс обладает геликазной активностью и способен к локальной деспирализации хромосом с разрывом водородных связей.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 27
Элонгация
● Идет формирование транскрипционного глазка;
● РНК-полимераза синтезирует
5’-3’
нить
РНК
по матрице ДНК, в транскрипционном глазке формируется двуцепочечная молекула из ДНК и РНК;
● Между дезоксирибонуклеотидами и
рибонуклеатидами нет полного соответствия, они слабо реагируют друг с другом и не образуют прочных водородных связей, поэтому копия практически сразу же сходит с матрицы;
● По мере прохождения
РНК-полимеразы,
ДНК
восстанавливает свою нормальную структуру в виде двойной спирали.
Терминация
● Осуществляется с
помощью терминаторов
олигоадениловых
(ОТ)
и
палиндромных (ПТ), которые могут взаимодействовать с белковыми факторами терминации;
● ОТ содержат несколько адениловых нуклеотидов, поэтому при образовании РНК
на ней оказываются урациловые нуклеотиды. Водородные связи А=У слабые,
поэтому происходит вытеснение 3’ конца синтезированной РНК из транскрипционного глазка;
● ПТ содержат последовательности (ТТТААА), которые образуют шпильки за счет водородных связей между А и Т, что делает невозможным продвижение
РНК-полимеразы.
Процессинг РНК
Процессинг рРНК:
● Он заключается в изменении первичных транскриптонов и происходит в ядре.
● В процессе транскрипции считывается 2 вида р-РНК:
○ Большая р-РНК с коэффициентом седиментации 45S;
○ Малая р-РНК с коэффициентом седиментации 5S;
● Малые р-РНК подрезается только по 3’ концу;
● Большие р-РНК складываются с образованием двуцепочечных участков и так же подрезаются по 3’ концу, кроме того, они взаимодействут с белковыми молекулами.
● Рибонуклеопротеид разрезается на 3 части: 18S, 5,8S, 28S. Из этих фрагментов в ядрышковой сети, формируются большие субъединицы рибосом.
● Большая субъединица рибосом эукариот содержит 3 вида р-РНК: 5,8S, 5S, 28S и
49 белков.
● Малая субъединица рибосом эукариот содержит одну р-РНК 18S и 39
белков.
● В виде субъединиц р-РНК транспортируются из ядра в гиалоплазму.
Процессинг тРНК:
● В ходе транскрипции формируется первичная структура т-РНК в виде линейной нефункциональной молекулы;
● В транскриптоне образуются внутримолекулярные водородные связи;
● Вторичная структура:
○ Молекула т-РНК, подрезанная по 3’ концу, принимает форму клеверного листа;
○ Из плеча 2 вырезается кусок;
○ Плечо 1 и плечо 3 необходимы для взаимодействия т-РНК с рибосомами.
Плечо 2 необходимо для взаимодействия т-РНК с и-РНК, причем антикодон комплементарно способен взаимодействовать с кодонами и-РНК.
○ У всех т-РНК унифицируется 3’ конец: к нему нематрично присоединяется
3 нуклеотида ССА.
● После за счет возникновения дополнительных водородных связей т-РНК
переходит на третичный уровень организации и принимает вид L-формы. В
таком виде т-РНК уходит в гиалоплазму.
Процессинг иРНК
Кэпирование – присоединение гуанозинтрифосфата к первому 5’-нуклеотиду.
Это необходимо для:
● Правильного сплайсинга первого интрона в пре-и-РНК -для связывания и-РНК с рибосомой;
● Обеспечения стабильности и-РНК;
● Транспорта и-РНК в гиалоплазму.
Полиаденирование 3’-конца пре-и-РНК сопряжено с разрезанием специфической эндонуклеазной последовательности 5’-ААУААА-3’ и присоединяется от 100 до 300
остатков АМФ.
Поли-А хвост необходим для:
● Эффективного удаления последнего интрона;
● Транспорта и-РНК в гиалоплазму;
● Унификации 3’-концов;
● Для терминации и трансляции.
Сплайсинг иРНК
● Ему подвергаются не все виды РНК;
● В ходе процессинга иРНК связывается с белками информатинами;