ЗАНЯТИЕ 8

Тема: Биосинтез нуклеиновых кислот и белков (матричные биосинтезы). Перенос генетической информации. Основы молекулярной генетики.

Актуальность. Одним из главных достижений современной биохимии и её новейших разделов является расшифровка механизмов биосинтеза нуклеиновых кислот и белка. Аминокислоты располагаются в полипептидной цепи не хаотично, а в точно определенной последовательности, которая обеспечивает уникальность структуры и функций. Механизм биосинтеза белков должен иметь точную координирующую систему, которая автоматически программирует включение каждого аминокислотного остатка в определенное место полипептидной цепи. Координирующая система определяет первичную структуру, а вторичная и третичная структуры белковой молекулы определяются первичной, её физико-химическими свойствами и химическим строением. Функции сохранения, реализации и передачи наследственной информации выполняют нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК). ДНК выполняет функцию носителя генетической информации, передача которой происходит с помощью более лабильных, чем ДНК, структур - РНК. Единственными веществами, в которых реализуется генетическая информация, являются белковые макромолекулы. Процесс переноса генетической информации определяет развитие и деятельность живого организма. Специализация функций клеток (печени, мозга, мышц и т.п.) зависит от набора белков и, в первую очередь, ферментов, которые контролируют обменные процессы на клеточном уровне.

Цель. Детально выучить матричные биосинтезы с целью использования полученных знаний для понимания механизмов регуляции активности генов у прокариотов и эукариотов, действия ингибиторов матричных биосинтезов - лекарственных препаратов и бактериальных токсинов, молекулярных механизмов генетической изменчивости, молекулярной патологии биосинтеза белков, принципов лечения и профилактики молекулярных заболеваний, использование рекомбинантных ДНК и клонирование генов в медицине.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Репликация ДНК; биологическое значение; полуконсервативный механизм репликации. Открытие Дж. Уотсона и Фр. Крика.

2. Общая схема биосинтеза цепей ДНК. Ферменты репликации ДНК у прокариот и эукариот: схема репликации ДНК.

3. Молекулярные механизмы репликации ДНК: значение антипараллельности цепей ДНК: фрагменты Оказаки. Этапы синтеза дочерних цепей молекул ДНК.

4. Общая схема транскрипции РНК. РНК-полимеразы прокариот и эукариот.

5. Этапы и ферменты синтеза РНК. Сигналы транскрипции: промоторные, инициирующие, терминаторные участка генома.

6. Процессинг - посттранскрипционная модификация РНК. Антибиотики - ингибиторы транскрипции.

7. Генетический (биологический) код, триплетная структура, свойства.

8. Рибосомальная белоксинтезирующая система, её компоненты. Структура рибосом эукариот.

9. Транспортные РНК и активация аминокислот. Аминоацил-тРНК-синтетазы.

10. Этапы и механизмы трансляции: инициация, элонгация, терминация. Инициирующие и терминирующие кодоны мРНК; роль белковых факторов рибосом в трансляции.

11. Посттрансляционная модификация пептидных цепей. Регуляция трансляции. Молекулярные механизмы контроля трансляции на примере биосинтеза глобина.

12. Влияние физиологически активных веществ на процессы трансляции. Антибиотики - ингибиторы трансляции у прокариотов и эукариотов, их использование в медицине.

13. Регуляция экспрессии генов прокариотов. Схема по Ф.Жакобу и Ж.Моно: структурные и контрольные гены: промотор, регуляторный ген.

14. Особенности молекулярной организации ДНК и экспрессия генома эукариот (экзоны, интроны; повторяющиеся последовательности).

15. Генетические рекомбинации у прокариот (трансформация, трансдукция, конъюгация).

16. Биологическое значение и механизмы репарации ДНК. Репарация УФ-индуцированных генных мутаций; пигментная ксеродерма.

17. Генная инженерия или технология рекомбинантных ДНК: общие понятия, биомедицинское значение.

18. Технология трансплантации генов и получение гибридных молекул ДНК. Клонирование генов с целью получения биотехнологических лекарственных веществ (гормонов, ферментов, антибиотиков, интерферонов и т.п.).

19. Мутации: геномные, хромосомные, генные. Роль в возникновении энзимопатий и наследственных болезней человека.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

11. У юноши, 20 лет, с помощью полимеразной реакции поставлен диагноз ВИЧ-инфекция. Укажите, что является основным в этой реакции.

А. Генетическая рекомбинация. В. Амплификация генов.	D. Генная мутация. Е. Хромосомная мутация.
С. Транскрипция.

12. Для уточнения диагноза врач рекомендовал больному ДНК-диагностику. Известно, что при этом используют синтетические праймеры, в состав которых входят:

А. Дезоксирибонуклеотиды. В. Рибонуклеотиды.	D. Пиримидиновые нуклеотиды. Е. Пуриновые нуклеотиды.
С. Аминокислоты.

13. Взаимодействие тРНК с аминокислотами с образованием аминоацил-тРНК нуждается в: А. НАД. В. ФАД. С. АТФ. D. АМФ. Е. Витамин В₁.

14. Репликация одной молекулы ДНК у прокариот осуществляется из:

А. Одной репликативной вилки В. Нескольких репликативных вилок.

С. Нескольких тысяч репликативных вилок.

D. Нескольких сот репликативных вилок.

Е. Нескольких десятков репликативных вилок.

15. Участки ДНК, которые несут информацию о структуре белка, называют:

А. Интроны. В. Экзоны. С. Гистоны. D. Опероны. Е. Кодоны.

16. Аномальный гемоглобин М появился в результате замены в β-цепи глобина аминокислоты валина на глутамат в 67 положении. Какой тип мутация в ДНК?

А. Миссенс-мутация. В. Делеция одного нуклеотида.	D. Делеция трёх нуклеотидов. Е. Вставка трёх нуклеотидов.
С. Вставка одного нуклеотида.

ЛИТЕРАТУРА

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – С. 284-329.

2. Губський Ю.І. Біологічна хімія. Підручник. – Київ-Вінниця: Нова книга, 2007. – С. 344-393.

3. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини: Підручник. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – С. 463-506.

4. Вороніна Л.М. та ін. Біологічна хімія. – Харків: Основа, 2000. – С. 356-425.

5. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 478-498, 509-544.

6. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. – С. 140-226.

7. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: ООО Медицинское информационное агентство, 1998. – С. 92-159.

ЗАНЯТИЕ 9