Файл: 1. Строение пак.pdf

●
Информатины находятся в ядре, взаимодействуют друг с другом и образуют коровые частицы по 40 информатинов. В состав коровых частиц входит м.я. РНК;
● Коровая частица взаимодействует с и-РНК и образуется информофера;
● На информофере происходит сплайсинг.
● Создание информофер необходимо для того, чтобы сблизить сайты разрезания.
● Сам сплайсинг катализируется при помощи м.я.РНК, имеющих концевые участки, комплементарные определенным последовательностям нуклеотидов интронов пре-и-РНК. Формируется структура лассо. Эта структура способствует разрезанию РНК во 2 сайте.
● Лассо расщепляется, фрагмент РНК сшивается, в результате и-РНК
укорачивается, иногда проходит потеря нуклеотидов до 75% по сравнению с исходной пре-и-РНК.
Интроны
- участки и-РНК, которые удаляется в ходе сплайсинга не несут информации о первичной структуре полипептида.
Экзоны
- те участки, которые остаются в ходе сплайсинга и сшиваются.
Гены у эукариот и у некоторых вирусов имеют мозаичное интрон-экзонную структуру.
Такая структура необходима для дифференцировки клеток в многоклеточном организме и для приспособления одноклеточных к меняющимся условиям среды.
Некоторые и-РНК редактируются с помощью этитосомы. В ее состав входят ферменты и небольшая молекула РНК – РНК-гид. Дезаминазы превращают цитозин в урацил, и кодон, кодирующий глутамин, заменяется на стоп-кодон, что приводит к образованию укороченного белка.
15. Рибосомы. Трансляция. Строение белка.
Рибосомы см. вопрос 11.
Трансляция
На матрице - и-РНК синтезируется полипептидная цепь (перевод нуклеотидной последовательности в последовательность аминокислот полипептидной цепи).
Свойства генетического кода:
● Триплетность (одной АК в полипептиде соответствует 3 нуклеотида иРНК);
● Непрерывность (информация считывается непрерывно);
● Неперекрываемость (каждый нуклеотид входит в состав только одного кодона);
● Вырожденность или избыточность (1 АК может соответствовать нескольким кодонам и-РНК. Из 64 возможных 3 являются стоп-кодонами, они необходимы для окончания биосинтеза белка (УГА, УАГ, УАА));
● Специфичность или однозначность (каждый кодон кодирует только одну АК);
● Универсальность (генетический код универсален для всех живых организмов);
● Коллинеарность (триплеты ДНК расположены в линейном порядке, и их порядок соответствует порядку АК в белке).

Для биосинтеза белка требуется белоксинтезирующий аппарат клетки (и-РНК,
т-РНК, рибосомы, белковые факторы инициации (ИФ1-ИФ6), элонгации,
терминации), энергия молекул ГТФ.
3 функциональных района и-РНК:
● 5’-нетранслируемая область - лидер (необходима для взаимодействия и-РНК с рибосомой, возможно, регуляция работы генов на уровне инициации трансляции);
● Кодирующая область или матрица (начинается инициирующим кодоном метионином (АУГ), заканчивается стоп-кодоном, содержит информацию о первичной структуре белка – матрица трансляции);
● 3’-нетранслируемая область - трейлер (терминация трансляции, транспорт и-РНК через ядерную пору в гиалоплазму).
Инициация
● Происходит диссоциация рибосомы на малую и большую субъединицу;
● К малой субъединице РС присоединяется стартовая метионин-аминоацил-т-РНК,
имеющая антикодон УАЦ и несущая остаток метионина;
● К этому комплексу присоединяется иРНК и большая субъединица;
● Антикодон УАЦ аа-т-РНК взаимодействует с инициирующим кодоном АУГ
и-РНК;
● Идет формирование активных центров рибосомы, стартовая метионин-аат-РНК
связана с и-РНК и рибосомой в Р-центре.
Центры РС - повторение:
● А-центр или аминоацильный центр. Здесь происходит узнавание антикодонов новых аа-т-РНК;
● Р-центр или пептидильный центр. Здесь происходит удержание пептидил-т-РНК;
● Т-центр или трансферазный центр. Здесь сближаются карбокси- и амино-группы
АК и образуются пептидные связи между ними;
● Е-центр или эжекторный. Здесь происходит выталкивание освободившихся тРНК.
Элонгация
● Действует элонгирущий фактор и в А-центре ко второму кодону и-РНК
присоединяется аминоацил-т-РНК с АК-2;
● Если ее антикодон будет комплементарен кодону, находящемся в и-РНК, то в
Т-центре АК-1 и АК-2 сближаются и образуют пептидную связь;
● Т-РНК с растущим пептидом становится пептидил-т-РНК;
● Стартовая аа-т-РНК освобождается, РС меняет конформацию и протаскивает и-РНК на один триплет вперед (транслокация);
● Стартовая аа-т-РНК выталкивается из рибосомы в Е-центре, а в Р-центр поступает пептидил-т-РНК с АК-1 и АК-2, образовавшими дипептид;
● В А-центре 3 триплет, кодирующий АК-3.

● Элонгация циклична до тех пор, пока в А-центр не попадет стоп-кодон (в т-РНК не существует антикодонов к терминальным кодонам).
Терминация
Белковый фактор терминации (рилизинг-фактор) связывается со стоп-кодоном,
активируя пептидилтрансферазу, катализирующую отщипление пептида от последней т-РНК;
К последней АК присоединяется Н2О для восстановления карбоксигруппы (-СООН).
Белок покидает рибосому, диссоциирующую на большую и малую субъединицу.
16. Строение и функции нуклеиновых кислот. ДНК и РНК, понятие о матричных
процессах. АТФ.
Днк см. вопрос 13.
Рнк см. вопрос 14.
Матричные процессы см. вопросы 12-15.
АТФ см. вопрос 10.

Вопросы 17-20
17. Общая характеристика клеточного цикла.
18. Митоз и его биологическое значение.
19. Апоптоз, его механизмы.
20. Мейоз и его биологическое значение.
17. Общая характеристика клеточного цикла.
Деление обеспечивает биологическое бессмертие клеток путем непрерывного обновления цитоплазмы и безошибочного воспроизведения генетического материала.
Клеточный цикл
- это время жизни клетки от одного деления до другого.
Митотический цикл
– совокупность процессов происходящих от начала одного деления клетки до начала следующего её деления.
Длительность клеточных циклов:
● Эмбриональные клетки делятся каждый час;
● Клетки эпителия кишки делятся один-два раза в сутки;
● Клетки печени делятся один раз в год;
● Нервные клетки практически не делятся.
Фазы клеточного цикла:
● М-фаза (митоз) занимает примерно 10 % времени клеточного цикла эукариотической клетки;
● Интерфаза — 90 % времени.
Популяции по времени нахождения в периодах КЦ:
● СКК, кишки или семенных канальцев постоянно в КЦ;
● Покоящиеся клетки - уходят из клеточного цикла в состояние, называемое покоем, на неопределенно долгое время, в случае изменения условий в организме могут вернуться в клеточный цикл (гепатоциты, клетки эпителия кровеносных сосудов и раковых опухолей);
● Терминально дифференцированные клетки - теряют способность к делению, для таких клеток характерна фаза старения, а их клеточный цикл завершается гибелью (нейроны, кардиомиоциты, эритроциты, палочки и колбочки сетчатки глаза).
Интерфаза
Задачи:
подготовка к делению и обеспечение надежной и корректной передачи генетического материала дочерним клеткам.

Периоды:
● Пресинтетический (G1 - несколько суток);
● Синтетический (S - 3–5 часов);
● Постсинтетический (G2 - 6–8 часов);
Пресинтетический период:
● Синтез циклина Д;
● Циклин Д активирует циклинзависимые протеинкиназы (cdk 2/4/6);
● Сdk фосфорилируют белки, они активируются для перехода в S-период;
● Пример:
○ Фосфорилирование RB приводит к высвобождению транскрипционного фактора Е2F, который отвечает за синтез ферментов репликации;
○ Е2F функционирует весь S-период и подвергается убиквитинзависимому протеолизу после репликации ДНК.
● Рестрикционная точка - момент, проходя через который, клетка становится безразличной к внешним сигналам;
● Проверка ДНК на наличие повреждений, если они есть - задержка клетки в
G1-периоде;
● Пример:
○ Белок Р53 в ответ на повреждающие ДНК воздействия, останавливает КЦ,
подавляет репликацию ДНК и стимулирует репарацию путем активации р21 и р27;
○ Активируются гены р21 и р27, продукты которых ингибируют cdk;
○ Сdk-связывающий белок р21 может блокировать cdk, ДНК-полимеразу и другие белки;
○ Белок р27 взаимодействует с комплексами циклин-сdk, вызывает подавление клеточного роста и выход клетки из клеточного цикла.
○ Клетка задерживается в G1-периоде до тех пор, пока повреждения ДНК не будут восстановлены ферментами репарации.
○ Доминантные мутации гена RB могут приводить к стимуляции клеточных делений, в результате чего происходит образование ретинобластомы.
Синтетический период:
● Включение генов, контролирующих появление S-фактора;
● Репликация ДНК - каждая хромосома содержит две хроматиды;
● Синтез гистонов;
● Удвоение клеточного центра;
● Вторая контрольная точка репликации - репарация ошибок репликации.

Дефекты репарации репликации:
синдром атаксии–телеангиоэктазии,
пигментная ксеродерма, прогерия Гетчинсона — Гилфорда, синдром Луи-Бар,
синдром Блума.
Постсинтетический период:
● Синтезируются тубулины и MPF (митозстимулирующий фактор)
● Дезорганизация центриолярных сателлитов;
● Формирование гало в клеточном центре;
● Пострепликативная репарация, представляющая собой третью проверочную точку повреждений ДНК.
● MPF содержит циклин В и протеинкиназу Р34, обладающие киназной и регуляторной активностью;
● Эффекты MPF - реализуются в профазе митоза:
○ Конденсация хромосом;
○ Фосфорилирование:
■ белков А, В и С ламины (что приводит к разборке ламины);
■ гистонов Н1, в результате чего происходит конденсация хромосом;
■ белков СОСА, что вызывает разрушение интерфазных микрофибрилл и микротрубочек и далее построение новых,
необходимых для деления.
Изменение размера клетки в разные периоды интерфазы:
● G1-период: больше растет объем цитоплазмы (Я/ЦП < 1);
● S-период: больше растет ядро (Я/ЦП > 1);
● G2- период: объем ядра и цитоплазмы изменяются пропорционально (Я/ЦП = 1).
Далее происходит митоз.
Митоз см. вопрос 18.
18. Митоз и его биологическое значение.
Митоз
– непрямое, сложное полноценное деление клетки.
Митоз
— это непрямое деление клетки с образованием фигур деления, при котором из одной диплоидной материнской клетки образуются две дочерние диплоидные клетки,
идентичные материнской.
Митоз занимает 1/10 митотического цикла и состоит из процессов:
● Кариокинеза – деление ядра;
● Цитокинеза – деление цитоплазмы.
Гомологичные хромосомы
- это хромосомы одинаковой формы и размера, несущие гены, отвечающие за одни и те же признаки.

Стадии митоза:
● Профаза;
● Метафаза;
● Анафаза;
● Телофаза:
События профазы:
● Разборка поровых комплексов ядра;
● Конденсация хроматина за счет фосфорилирования гистона Н1;
● Фосфорилирование белков ламины А и С;
● Разборка ламины до мембранных пузырьков, в составе которых остается белок
В;
● Формирование вокруг центромеры хромосом кинетохоров, к которым позже прикрепятся нити веретена деления;
● Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, которые имеют хромомерный уровень организации и объединены когериновым белковым комплексом;
● Расхождение удвоенного клеточного центра и обозначение полюсов клетки;
● От центриолей КЦ формируются микротрубочки, образующие астральные,
кинетохорные и полюсные нити веретена деления.
Строение кинетохора:
● Два трехслойных полудиска из фибрилл ДНК, обеспечивающих связь с центромерой;
● Кинезин, динеин и транслокаторные белки, имеющие сродство к тубулину;
● Кинезин и динеин с затратой АТФ продвигают кинетохор по поверхности микротрубочки к полюсам клетки в анафазе.
События метафазы:
● Кинетохорные микротрубочки приводят хромосомы к экватору клетки,
образуется метафазная пластинка;
● Хромосомы удерживаются на экваторе натяжением нитей веретена деления,
благодаря непрерывному присоединению и отсоединению тубулинов с «плюс»- и «минус»-концов МТ;
● Хромосомы имеют петельное строение и максимально спирализованы, чтобы предотвратить спутывание или разрыв ДНК при дальнейшем делении;
● Метафазные хромосомы имеют матрикс, который состоит из рибонуклеопротеидов, распределившихся между хромосомами после растворения ядрышка.

События анафазы:
● Выброс кальция из мембранных пузырьков у полюсов клетки;
● Синхронное расщепление центромеры и хромосом на сестринские хроматиды;
● Сестринские хроматиды начинают расходиться к противоположным полюсам клетки;
● Перемещение хроматид и укорочение кинетохорных микротрубочек;
● Движение кинетохора как скользящего кольца, поддерживающего боковую связь с полимеризованными тубулинами;
● Раздвижение полюсов клетки за счет взаимного антипараллельного скольжения пар полюсных нитей, объединенных транслокаторами, а также за счет укорочения астральных нитей, прикрепленных к ПАК.
События телофазы:
● Дефосфорилирование гистона Н, ламины А и С;
● Пузырьки ядерной мембраны с ламиной B связываются с теломерами отдельных хромосом, которые начинают при этом деспирализоваться;
● Пузырьки сливаются между собой и восстанавливают ядерную оболочку;
● В клетке возобновляется синтез РНК, восстанавливается ядрышко, и начинается деление цитоплазмы, или цитокинез:
○ В плоскости метафазной пластинки под прямым углом к длинной оси веретена образуется складка ЦПМ - борозда деления;
○ В животных клетках образуется перетяжка при сокращении актина и миозина, прикрепленных к внутренней стороне мембраны в области складки;
○ В растительных клетках путем образования перегородки за счет мембранных пузырьков КГ.
○ При дроблении зиготы в бластомеры попадают участки цитоплазмы,
содержащие разные виды РНК и белков - овоплазматическая сегрегация.
Биологическое значение митоза - обеспечение равномерного распределения генетической информации между двумя дочерними клетками.
19. Апоптоз, его механизмы.
Феномен Хейфлика
- клетки запрограммированы на определенное число делений,
после чего прекращают деление.
Типы клеточной гибели:
● Апоптоз - каскад запрограммированных метаболических событий, приводящих к самоуничтожению клетки.

● Некроз - катастрофическое разрушение клеточной целостности в результате повреждающего воздействия.
При апоптозе происходят:
● Конденсация хроматина;
● Фрагментация ядра и цитоплазмы на мембранные тельца;
● Выпячивания клеточной мембраны;
● Фрагментация клетки с образованием дискретных апоптозных тел, которые в дальнейшем фагоцитируются соседними клетками.
При некрозе происходит:
● Раннее разрушение клеточной мембраны;
● Сморщивание митохондрий;
● Отсутствует фагоцитоз соседними клетками продуктов распада.
Роль апоптоза:
● В эмбриональном развитии он участвует в реализации морфогенетических процессов (например, в регрессе личиночных органов).
● Уравновешивает результаты митоза и способствует физиологическому обновлению клеток.
● Участвует в элиминации мутантных клеток или клеток, пораженных вирусом.
Пути апоптоза:
● Рецепторно-сигнальный;
● Митохондриальный.
Фазы апоптоза:
● Рецепторно- сигнальная (передача сигнала клеточной гибели в клетку);
● Адаптерная (активация прокаспаз);
● Эффекторная (активация каспаз и нуклеаз);
● Деградационная – гибель клетки.
Сигналы клеточной гибели:
● Белки семейства TNF (факторы некроза опухолей) - лиганды рецепторов клеточной гибели TNFR (рецепторы факторов некроза опухолей): FAS- рецептор
(Apo-l/CD-95), TRAILR (DR4, DR5);
● FAS-рецептор к поверхностному антигену Apo1 активирует ряд цистеиновых протеиназ (прокаспаз);
● Прокаспазы образуют белковые агрегаты (апоптосомы), передавая сигнал в клетке;