Файл: 1. Свойства жизни и уровни организации живых систем. Клетка как элементарная структурная и функциональная единица живого. Основные положения клеточной теории.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 159
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Цикл транскрипции состоит из трех стадий:
- инициации;
- элонгации;
- терминации.
Им предшествует узнавание промотора или подготовительная стадия, на которой РНК-полимераза узнает промотор и связывается с ним. Одновременно происходит локальное расплетение ДНК примерно на 10 пар нуклеотидов.
1 Инициация. На этой стадии происходит образование нескольких начальных звеньев РНК (так называемый синтез критической длины). До этого комплекс полимераза-ДНК не стабилен и способен распадаться.
2. Элонгация. Продолжается дальнейшее расплетение ДНК и синтез РНК по кодирующей цепи. Он, равно как и синтез ДНК, осуществляется в направлении 5- 3.
3. Терминация. Как только полимераза достигает терминатора, она немедленно отщепляется от ДНК, локальный гибрид ДНК-РНК разрушается и новосинтезированная РНК транспортируется из ядра в цитоплазму. На этом транскрипция заканчивается.
Созревание РНК
Все образовавшиеся РНК непосредственно после трансляции не способны, функционировать, так как они синтезируются в виде молекул-предшественников: пре-р, пре-т и пре-м РНК. Чтобы начать работать, пре-РНК должны подвергнуться процессингу (созреванию). Под процессингом понимают совокупность биохимических реакций, при которых пре-РНК укорачиваются, подвергаются химическим модификациям, в результате которых образуются зрелые РНК. Процессинг т- и рРНК осуществляется по одинаковому плану. В основном вырезаются лишние фрагменты с 3'- и 5'-концов и химически модифицируются азотистые основания.
Процессинг мРНК гораздо сложнее. Интересно, что мРНК прокариот (бактерий) процессингу не подвергаются вообще — это единственные РНК, способные работать сразу после синтеза. У эукариот Процессинг мРНК осуществляется многоступенчато и включает модификацию 3'- и 5'- концов, а также вырезание интронов. В последнем процессе участвует четвертый известный тип РНК — малая ядерная РНК (мяРНК). которая удерживает концы, экзонов при вырезании интронов.
Трансляция — синтез полипептидной цепи с использованием мРНК в роли матрицы. Как и транскрипция, трансляция — сложный многостадийный процесс, требующий значительных затрат энергии и участия большого числа (до 300) вспомогательных молекул. В трансляции участвуют все три основных типа РНК:
м-, р- и тРНК. мРНК является информационной матрицей; тРНК “подносят” аминокислоты и узнают кодоны мРНК; рРНК вместе с белками образуют рибосомы, которые удерживают мРНК, тРНК и белок и осуществляют синтез полипептидной цепи. Процесс трансляции основывается на том, что каждому триплету мРНК (кодону) соответствует определенная аминокислота. Генетический код расшифровывают (реализуют) тРНК. Напомним, что
тРНК имеет структуру, состоящую из четырех петель. К одной из них присоединяется аминокислота (акцепторная петля), в противоположной (антикодоновой) находится триплет нуклеоти-дов, комплементарный кодону мРНК. Этот триплет называют антикодоном. Так, аминокислоте триптофану соответствует кодон УГГ в мРНК, триптофановая тРНК имеет антикодон АЦЦ.
Транскрипция состоит из подготовительного и трех основных этапов. Подготовительный этап. На этом этапе происходит образование аминоацил-тРНК — присоединение аминокислоты к соответствующей тРНК. Эти реакции протекают в цитоплазме и осуществляются ферментами ами-ноацил-тРНК-синтетазами. Именно эти ферменты контролируют соответствие аминокислоты типу тРНК (ее антикодону).
1. Инициация. Происходит образование цельной рибосомы, присоединение мРНК и установление первой аминокислоты. Напомним, что каждая рибосома состоит из двух субъединиц — малой и большой. В нерабочем состоянии они обычно не связаны друг с другом (говорят, что рибосома диссоциирована). В процессе же трансляции рибосомы находятся в “собранном” состоянии. В цельной рибосоме выделяют участок присоединения тРНК, “нагруженной” аминокислотой (то есть аминоацил-тРНК) — акцепторный (А-сайт) и участок удержания тРНК с растущей полипептидной цепью — пептидильный (Р-сайт) (в молекулярной биологии выражение “участок цепи” часто заменяют термином “сайт”). Непосредственной связи между мРНК и растущей белковой цепью нет — она осуществляется через тРНК. Во время инициации (при участии трех вспомогательных белковых факторов) происходит связывание мРНК с малой субъединицей рибосомы, затем к первому кодону своим антикодоном присоединяется “груженая” (несущая аминокислоту) тРНК, а после этого к образовавшемуся комплексу присоединяется большая субъединица рибосомы. Интересно, что первой аминокислотой всех белков у эукариотических организмов всегда является метионин, а у прокариот — формил-метионин.
2. Элонгация. Ко второму кодону (в А-сайт рибосомы) присоединяется еще одна аминоацил-тРНК. Между карбоксильной группой (-СООН) первой аминокислоты и аминогруппой (-NH,) второй образуется пеп-тидная связь. После этого первая аминокислота отсоединяется от своей тРНК и “повисает” на соединенной с ней аминокислоте второй тРНК. Пустая первая тРНК освобождается из комплекса с рибосо-мой, и Р-сайт становится незанятым. Рибосома “делает шаг” вдоль мРНК. При этом тРНК с аминокислотами перемещается из А-сайта в Р-сайт. “Шаг” рибосомы всегда строго определен и равен трем нук-леотидам (кодону). Движение рибосомы вдоль мРНК называется транслокацией. Как репликация и транскрипция, транслокация всегда осуществляется в 5' — 3' направлении мРНК.
3. Терминация. Синтез полипептидной цепи идет до тех пор, пока рибосома не достигнет одного из трех стоп-кодонов. В этот момент белковая цепь отделяется, а рибосома диссоциирует на субъединицы. Практически все белки по окончании своего синтеза подвергаются созреванию или процессингу — реакциям посттрансляционных модификаций. После этого они (в основном по “трубопроводу” эндоплазматической сети) транспортируются к месту своего назначения.
Характерно, что мРНК транслируется не одной, а одновременно несколькими (до 80) рибосомами. Такие группы рибосом, осуществляющие синтез белка на одной молекуле мРНК, называют полисомами. В результате этого резко увеличивается “производительность” трансляции в единицу времени.
10. Хромосома, ее химический состав. Уровни упаковки ДНП в хромосоме.
Хромосома состоит из Днк(40%) и белков(60%), которые образуют нуклеопротеиновый комплекс – хроматин. Белки(гистоны)составляют значительную часть вещества хромосом. По мимо Днк и белков так же имеются РНК, липиды, полисахариды, ионы металлов.
Уровни упаковки:
Нуклеосомный- ДНК + белки-гистоны Н2А, Н2В, НЗ, Н4. Четыре класса гистоновых белков формируют ядро нуклеус вокруг которого ДНК делает 1.5 оборота- около 140 нуклеотидных пар, (между нуклеосомами 50-70 нуклеотидных пар) Днк укорачивается в 6-7 раз.
Фибриллярный- Нуклеосомная нить + белок(гистон HI). При образовании фибриллы нуклеосомы сближаются за счет разности зарядов «хвоста» гистона НI и фосфатной группы ДНК. ДНК укорачивается в 42 раза.
Интерфазные хромосомы- Хроматиновая фибрилла с помощью негистоновых белков укладывается в петли. Хромосомы максимально деконденсированы,1 молекула ДНК, функционально активна ,не видны в световой микроскоп. Видны глыбки хроматина. ДНК укорачивается в в 1600 раз
Метафазные хромосомы- Суперконденсация хроматина. Максимально конденсированы,2 хроматиды, функционально не активны, видны в световой микроскоп. ДНК укорачивается в В 8000 раз.
В зависимости от компактизации хроматина в интерфазный период в хромосоме различают эухроматин и гетерохроматин. Эухроматин в интерфазе деконденсирован, слабо окрашивается, генетически активен, реплицируется в начале S-периода, содер¬жит уникальные и умеренные повторы нуклеотидов. Гетерохроматин всегда конденсирован, интенсивно окрашивается
, генетически неактивен, реплицируется в конце S-периода, содержит часто повторяющиеся последовательности нуклеотидов. Гетеро¬хроматин чаще всего располагается в прицентромерных, иногда - в прителомерных областях, но вкрапления гетерохроматина есть и в эухроматиновых участках.
11.Кариотип.Идиограмма. Морфология хромосом. Методы идентификации хромосом
| Группа | Количество пар в хромосомной группе | № хромосомы | Размеры | Тип Хромосомы | Вторичная перетяжка | Спутник |
| A | 3 | 1 | Крупная | Метацинтрическая | gh | |
| 2 | Крупная | Субметацентрическая | | | ||
| 3 | Крупная | Метацинтрическая | | | ||
| B | 2 | 4 | Крупная | Субметацентрическая | | |
| 5 | Крупная | Субметацентрическая | | | ||
| C | 7 | 6 | Средняя | Субметацентрическая | | |
| 7 | Средняя | Субметацентрическая | | | ||
| 8 | Средняя | Субметацентрическая | | | ||
| 9 | Средняя | Субметацентрическая | gh | | ||
| 10 | Средняя | Субметацентрическая | | | ||
| 11 | Средняя | Субметацентрическая | | | ||
| 12 | Средняя | Субметацентрическая | | | ||
| D | 3 | 13 | Средняя | Акроцентрическая | | |
| 14 | Средняя | Акроцентрическая | ph | s | ||
| 15 | Средняя | Акроцентрическая | ph | s | ||
| E | 3 | 16 | Мелкая | Субметацентрическая | ph | s |
| 17 | Мелкая | Субметацентрическая | gh | | ||
| 18 | Мелкая | Субметацентрическая | | | ||
| F | 2 | 19 | Мелкая | Метацинтрическая | | |
| 20 | Мелкая | Метацинтрическая | | | ||
| G | 2 | 21 | Мелкая | Акроцентрическая | ph | s |
| 22 | Мелкая | Акроцентрическая | ph | s | ||
| X Y | | 23 | Средняя | Субметацентрическая | | |
| Мелкая | Акроцентрическая | gh | |
Кариотип- Набор хромосом клетки; характеризуется их числом, размерами, формой и особенностями строения.
Идиограмма- Графичесий рисунок кариотипа. На идиограмме хромосомы гаплоидного набора расположены в порядке уменьшения их длины. Хромосомы объединены в группы в зависимости от длины, положения центромеры, наличия вторичных перетяжек и спутников.
МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ:
-Рутинный- Групповая идентификация хромосом(равномерная окраска)
-Дифференциальные методы окраски(индивидуальная окраска)
-С-метод- Выявление структурного гетерохроматина
-G-метод- Индивидуализация метафазных хромосом и их фрагментов (сегментов)
-Ag-метод- Выявление полиморфизма хромосом по ядрышкообразующим районам
-Q-метод- Индивидуализация метафазных хромосом, определение Х- и Y-полового хрома тина
-FISH-метод (флуоресцентная гибридизация) - Индивидуализация каждой хромосомы. Выявление хромосомных перестроек.
Центромера - первичная перетяжка (С). Имеется во всех хромосомах. Участок центромеры содержит кинетохор, к которому прикрепляются микротрубочки - нити митотического веретена деления клетки. Играет ведущую роль в движении хромосом к полюсам деления и точном распределении хромосом по дочерним клеткам. Делит хромосому на плечи - короткое (р) и длинное (q).
Вторичная перетяжка(h)- Имеется не во всех хромосомах. У человека перетяжки короткого плеча (ph) в хромсомах 13, 14, 15, 21, 22- области формирования ядрышек (здесь локализованы гены рРНК). Перетяжки длинного плеча (qh) в хромосомах 1,9, 16 и Y-хромосомах не свя-заны с ядрышком и представлены гетерохроматином.
Спутник (s)- Небольшой участок, отделяемый вторичной перетяжкой, в хромосомах 13, 14, 15, 21, 22.
Теломеры (t)- Концевые участки хромосом. Представлены гетерохроматином. Играют защитную роль.
12. Основные этапы гонадогенеза у человека. Понятие о генной регуляции гонадогенеза
На 20й день эмбриогенеза вне гонад появляются первичные половые клетки (недифференцированные, обладают высокой пролиферативной активностью, способны к миграции).
Затем, на 5-6й неделе Появляются зачатки гонад (недифференцированные в половом отношении).
На 7й неделе начинается дифференцировка (сексуализация) гонад: при кариотипе 46, XY митоз первичных половых клеток в мозговом слое, атрофия коркового слоя, формируются семенники. Первичные половые клетки превращаются в сперматогонии (2п2с); при кариотипе 46, XX митоз первичных половых клеток в корковом слое, атрофия мозгового слоя, формируются яичники. Первичные половые клетки превращаются в оогонии (2п2с).