Шпаргалка по "Биохимии"

?2. Окислительное фосфорилирование – сопряжение двух клеточных процессов экзергонической реакции окисления восстановленных молекул (НАДФН и ФАДН) и эндэргонический процесс синтеза АТФ. От субстратов отщепляются электроны и передаются на кислород. Транспорт высокоэнергетических электронов происходит на внутренней мембране митохондрий. Дыхательная цепь состоит из ряда белков с прочно присоединенными простетичекими группами, которые обладают способностью принимать и отдавать электроны. Эти белки располагаются в определенной последовательности, в которой каждый может принимать электроны предыдущего и отдавать следующему имеющему менее отрицательный редокс потенциал. Электроны богаты энергией, но по мере продвижения по цепи они её теряют. Значительная часть этой энергии запасается в виде АТФ. На каждую пару электронов синтезируется 3 АТФ. Переносчики электронов: субстрат → НАДН₂ → ФМН → железосвязующийе белки → Q10 после неё по дыхательной цепи идут только электроны, протоны же выкачиваются в межмембранное пространство и нагнетают протонный потенциал → цитохромы – гемопротеины осуществляющие перенос электронов на молекулярный кислород → цитохромоксидаза → кислород. 4е передаются одновременно с 4 протонами. Для клетки очень важно чтобы атом кислорода присоединив е полнлстью восстановился до 2 Н₂О. Дыхательная цепь ферментов трижды перешнуровывает мембрану и в процессе транспорта е выбивается три протона, которые транспортируются на внешнюю поверхность мембраны и синтезируют три АТФ. Процесс синтеза АТФ катализируется протон-зависимым-АТФ-азным комплексом. Он состоит тз двух компонентов: Растворимого и нерастворимого. Компонент F1 – расворимый компонент. Состоит из 5 субъединиц, обеспечивающих связь со вторым компонентом, синтез АТФ и ингибирование. F0 – нерастворимый компонент. Является интегральным белком мембраны, пронизывая её насквозь. Состоит из 4 субъединиц, содержит блок отвечающий за чувствительность к олигомецину и содержит протонный канал через который двигаются протоны к F1, который активируется и катализирует процесс синтеза АТФ. Высвобождение АТФ из активного комплекса в матрикс – лимитирующая стадия. Происходит за счет конформаций, вызываемых энергией протонного потенциала. Реакция синтеза обратима, при необходимости комплекс может расщеплять АТФ.

3. Основные свойства: триплетность – одну аминокислоту кодируют три нуклеотида (кодон), специфичность – триплет кодирует только одну аминокислоту, вырожденность – одну и ту же аминокислоту могут кодировать несколько триплетов, универсальность – у всех живых организмов генетический код одинаков; непрерывность – у всех живых организмов код линейный, однонаправленный и непрерывный.

Регуляция синтеза белка. Опероном называется совокупность генов, способных включаться и выключаться  в зависимости от метаболических потребностей клетки. На участке ДНК соответствующем оперону находятся структурные гены, а также регуляторные последовательности: ген-оператор, ген-регулятор (кодирующий белок-репрессор). К гену-опреатору примыкает промотор – начальный сайт инициации транскрипции. Белок-репрессор блокирует промотор. Это препятствует присоединению РНК-полимеразы и транскрипция отменяется. При поступление вещества промотор деблокируется и транскрипция становится возможной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.1. 1.Профаза. Хромосомы укорачиваются и утолщаются, что связано со спирализацией исходных тонких профазных хромосом. Профазные хромосомы двойные. Происходит исчезновение ядрышек в процессе конденсации и инактивации рибосомных цистронов в зоне ядрышковых организаторов. Происходит разрушение ядерной мембраны. Уменьшается количество шероховатого эндоплазматического ретикулума. Значительно редуцируется число полисом как на мембранах, так и в гиалоплазме. Образуется веретено деления. На центромерных участках конденсированных хромосом выявляются кинетохоры. Это специализированные участки на поверхности хромосом, с которыми связываются микротрубочки веретена деления. Кинетохоры сами могут вызывать полимеризацию тубулинов и индуцировать образование микротрубочек, идущих от них в сторону центриоли. Профаза завершается распадом ядерной оболочки и смешением кариоплазмы с цитоплазмой.

2.Метафаза. Завершается  формирование веретена деления,  а хромосомы выстраиваются в  экваториальной плоскости веретена, образуя так называемую метафазную пластинку. Завершается процесс обособления друг от друга сестринских хроматид. Последним местом, где контакт между хроматидами сохраняется, является центромера.

3.Анафаза. Хромосомы  вдруг теряют центромерные связки и синхронно начинают удаляться друг от друга к противоположным полюсам клетки. Движение хромосом складывается из двух процессов: расхождение их по направлению к полюсам и дополнительное расхождение самих полюсов.

4.Телофаза. Начинается  с остановки хромосом и кончается началом реконструкции нового интерфазного ядра и разделением исходной клетки на две дочерние (цитокинез). Хромосомы начинают деконденсироваться, в местах их контактов с мембранными пузырьками цитоплазмы начинает строиться новая ядерная оболочка. После замыкания ядерной оболочки начинается формирование новых ядрышек. Начинается и заканчивается процесс разрушения митотического аппарата от полюсов к экватору. Главное событие – цитокинез, разделение клеточного тела.

?2. Синтез связан с образованием из D-глюкозы: a-D-глюкоза > D-глюкуроновая кислота > L-гулоновая кислота > L-аскорбиновая кислота. У человека не образуется, т.к. нет фермента L-гулонооксидазы.

3. Синтез белка отличается от других матричных биосинтезов тем, что между матрицей и продуктом нет комплементарного соответствия. Поскольку матрица построена из 4 нуклеотидов, а продукт, полипептидная цепь, — из 20 аминокислот, существует определенный закон шифрования аминокислот в нуклеотидной последовательности матрицы, т.е. биологический код. Необходимые компоненты: аминокислоты - субстраты для синтеза белко; тРНК - выполняют функцию адаптеров, они акцепторным концом взаимодействуют с аминокислотами, а антикодоном — с кодоном мРНК; аминоацил-тРНК-синтетазы катализирует реакцию специфического  связывания одной из 20 аминокислот с соответствующей тРНК; мРНК матрица содержит линейную последовательность кодонов, определяющих первичную структуру белков; рибосомы субклеточные структуры, являющиеся местом синтеза белков; АТФ, ГТФ - источники энергии; белковые факторы - специфические внерибосомные белки, необходимые для процесса трансляции инициации, элонгации, терминации; ионы магния - кофактор, стабилизирующий структуру рибосом. События на рибосоме включают этапы инициации, элонгации и терминации. Инициация начинается с присоединения к малой субъединице рибосомы факторов инициации, в области кэпа и инициирующего кодона АУГ → связывания антикодона Мет-тРНК с кодоном АУГ → присоединение 80S-субъединицы рибосомы, и отделением факторов инициации. Формируется 80S-рибосома, у которой Мет-тРНК находится в Р (пептидильном)-центре, а А (аминоацильный)-центр свободен. Этап элонгации включает три последовательные стадии. Связывание аминоацил-тРНК в А-центре. В рибосому, у которой в Р-центре находится Мет-тРНК, в А-центр присоединяется первая аа-тРНК. Связывание аа-тРНК с мРНК происходит с использованием энергии ГТФ и при участии фактора элонгации EF1. Образование пептидной связи. Первая пептидная связь возникает за счет реакции транспептидации, в ходе которой метионин от инициаторной тРНК переносится на а-аминогруппу аа-тРНК в А-центре с образованием дипептидил-тРНК. Катализирует пептидилтрансферазную реакцию рРНК большой субъединицы рибосомы. Транслокация. В ходе этой стадии рибосома перемещается на один кодон в направлении от 5'- к З'-концу мРНК. В результате дипептидил-тРНК из А-центра попадает в Р-центр, а в А-центре оказывается следующий кодон. тРНК покидает рибосому. Далее процесс продолжается по описанной схеме, повторяя стадии. Терминация трансляции происходит после включения в А-центр одного из кодонов терминации.  Происходит гидролитическое отщепление синтезированного полипептида от тРНК. тРНК высвобождается из рибосомы за счет гидролиза ГТФ, и «пустая» рибосома легко диссоциирует на субъединицы. В процессе трансляции малая и большая субъединицы рибосомы выполняют разные функции: малая субъединица присоединяет мРНК и декоди¬рует информацию с помощью тРНК и механизма транслокации, большая субъединица ответственна за образование пептидных связей. Основной вклад в организацию и проявление пептидилтрансфераз- ной активности вносит рРНК.

После образования 25-30 членного полипептида N-конец выходит из рибосомы и происходит процесс скручивания вне нее. После заврешения синтеза полипептидной цепи под действием протеазы сигнальная последовательность отщепляется, а белок подвергается процессингу. Для большинства мембранных и секреторных белков процессинг сопряжен с транспортом через определенные компартменты. Белки попадают в аппарат Гольджи и по мере движения происходит их химическая модификация. Она определяет следование белка к месту функционирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.1. Этот процесс состоит из двух следующих друг за другом делений ядра, сопровождающихся лишь одним удвоением количества ДНК. При мейозе происходит редукция числа хромосом и рекомбинация генетического материала. Для мейоза характерна активация транскрипции в профазе первого деления и отсутствие S-фазы между первым и вторым делением.

Существуют два основных типа мейоза – зиготный и гаметный.

Зиготный мейоз наступает сразу  после оплодотворения, в зиготе. Этот тип характерен для аскомицетов, базидиомицетов, некоторых водорослей, споровиков и других организмов, в жизненном цикле которых преобладает гаплоидная фаза. При половом процессе две гаметы сливаются, образуя одну зиготу с двойным набором хромосом, а зигота приступает к мейозу, в результате чего образуются четыре гаплоидные клетки. Они дорастают до размера материнской особи и могут размножаться без полового процесса.

Гаметный мейоз происходит во время созревания гамет. Он встречается у многоклеточных животных, среди простейших и некоторых низших растений. В жизненном цикле организмов с таким типом мейоза преобладает диплоидная фаза. При этом гаплоидные крупные женские и мелкие мужские гаметы, сливаясь, образуют зиготу, за счет которой образуются при делении все диплоидные клетки организма. Обособление половых клеток происходит на ранних этапах эмбриогенеза.

Последовательность стадий мейоза:

1.Профаза I – самая  продолжительная фаза, делится еще  на пять стадий: лептотена – стадия тонких нитей, напоминает профазу митоза, но при мейозе ядра крупнее, а хромосомы очень тонкие, начинается процесс конъюгации гомологичных хромосом; зиготена – стадия сливающихся нитей, стадия конъюгации гомологичных хромосом; биваленты – это парные соединения удвоенных гомологичных хромосом, то есть каждый бивалент состоит из четырех хроматид; пахитена – стадия толстых нитей, при полной конъюгации гомологов профазные хромосомы как бы увеличиваются в толщине. На этой стадии проходит кроссинговер – взаимный обмен идентичными участками по длине гомологичных хромосом, приводящий к рекомбинации сцепленных генов; диплотена – стадия двойных нитей, происходит отталкивание гомологов друг от друга, которое часто начинается в зоне центромер. Видны хиазмы – места перекреста и сцепления хромосом; диакинез – стадия обособления двойных нитей, хромосомы теряют связи с ядерной оболочкой.

2.Метафаза I – биваленты  выстраиваются в экваториальной плоскости веретена.

3.Анафаза I – расхождение  гомологичных хромосом, состоящих из двух сестринских хроматид, по разным клеткам расходятся аллельные гены.

4.Телофаза I – формирование  новых ядер и перемычки между  клетками.

Далее следует короткая интерфаза, в которой не происходит синтеза ДНК и клетки приступают к следующему делению, которое по морфологии и последовательности не отличается от митотического. Парные сестринские хроматиды, связанные в центромерных участках, проходят профазу II и метафазу II, в анафазе II они разъединяются и расходятся в дочерние клетки, образовавшиеся в телофазе II. После второго мейотического деления из исходной клетки с удвоенным диплоидным ядром получаются четыре клетки с гаплоидными ядрами.

2.

3. Синтез РНК на ДНК-матрице называется транскрипцией. Образованные первичные транскрипты мРНК, тРНК, рРНК комплементарны матричной цепи ДНК. Субстратами и источниками энергии для синтеза РНК являются АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ. Осуществляется ферментом РНК-полимеразой. РНК-полимераза I синтезирует рРНК, II – мРНК и III – тРНК. Область связывания РНК-полимеразы с матрицей называется промотором. Завершается синтез, когда РНК-полимераза достигает терминирующей последовательности. Участок ДНК, ограниченный промотором и сайтом терминации, представляет собой единицу транскрипции — транскриптон, у эукариотов только один ген. В процессе транскрипции различают три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию. Присоединение РНК-полимеразы к промотору увеличивает сродство фермента к факторам инициации, которые инициируют раскручивание примерно одного витка двойной спирали ДНК, повышают активность РНК-полимеразы и облегчают разрыв нуклеотидных цепей. Синтез молекулы РНК идет от 5' к З' концу комплементарно матричной цепи ДНК. По мере продвижения РНК-полимеразы по цепи ДНК (3',5'-цепь) впереди нее происходит расхождение, а позади — восстановление двойной спирали. Расхождение двойной спирали ДНК в области сайта терминации делает его доступным для фактора терминации. Фактор терминации облегчает отделение    первичного   транскрипта   от   матрицы. Образованная нуклеиновая кислота комплементарна матрице. Посттранскрипционная модификация. В ядре происходит ряд ковалентных модификаций превращающих первичный транскрипт в зрелую молекулу РНК. Модификации пре-мРНК завершает стадии элонгации. На З' конце первичного транскрипта мРНК нуклеотидов, специальным ферментом полиА-полимеразой формируется полиА-послеовательность, это облегчает выход  мРНК из ядра и замедляет ее гидролиз в цитоплазме. Молекулы тРНК и рРНК не содержат кэпа и полиА-последовательности. Первичный транскрипт комплементарен гену, содержит как экзоны, так и интроны. Последовательности интронов вырезаются из первичного транскрипта, концы экзонов соединяются друг с другом; такая модификация РНК называется сплайсингом. Сплайсинг происходит в ядре, в цитоплазму переносится уже зрелая мРНК. Процесс вырезания интронов протекает при участии малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП). Отдельные мяРНП по принципу комплементарности «узнают» специфические последовательности интронов первичного транскрипта. мяРНП катализирует реакцию расщепления 3',5'-фосфодиэфирной связи на границе экзона с интроном и последующее соединение 2 экзонов. После завершения сплайсинга зрелая мРНК становится примерно в 4 раза короче первичного транскрипта. Альтернативный сплайсинг мРНК. В некоторых случаях наблюдаются альтернативный сплайсинг и полиаденилирование, которые приводят к образованию разных белков с одного и того же первичного транскрипта.