REPLIKÁCIÓ ÉS SZAKASZAI.

DNS JAVÍTÁS.

GÉN ÁTÍRÁS. MODERN FOGALOM A GÉNRŐL.

A DNS-KUTATÁS MODERN MÓDSZEREI.

Genetikai dogma: az információt a DNS-be írják, és a DNS leánymolekuláihoz továbbítják

generációról generációra a replikációs folyamaton keresztül.
DNS ® RNS ® fehérje

A REPLIKÁCIÓ a DNS önmegkettőzésének folyamata. Ez a folyamat csak azután vált teljesen megérthetővé, hogy WATSON és CREEK javasolta a DNS szerkezetét a formában kettős spirál, amelynek polinukleotid láncait komplementer nitrogénbázisok kapcsolják össze (A:::T, G:::C). Ha a nitrogéntartalmú bázisok komplementerek egymással, akkor a polinukleotid láncok is komplementerek. A replikációs mechanizmus a komplementaritás elvén alapul. A replikációs mechanizmus magában foglalja a templát bioszintézist. A DNS replikációja félig konzervatív módon megy végbe: minden anyapolinukleotid láncon egy leánylánc szintetizálódik.

A replikációhoz szükséges feltételek:

1. Mátrix – DNS-szálak. A szál hasítását REPLIKATÍV VILLA-nak nevezzük. Ő

DNS-molekula belsejében képződhet. Beköltöznek különböző irányokba,

REPLIKÁCIÓS SZEM-et képezve. Ilyen szemek az EUKARYOTES DNS-molekulájában

több, mindegyiknek két villa van

2. Aljzat. A műanyag anyag DEOXYNUCLEOTIDE TRIPHOSPHATES:
dATP, dGTP, dCTP, dTTP. Ezután DEZOXINUKLEOTID MONOFOSZFÁTOKRA bomlik le, két szervetlen foszfát molekulára energia felszabadulásával, azaz. egyszerre jelentenek energiaforrást és műanyagot is.

D-ATP® D-AMP + FF + E.

3. Magnéziumionok.

Replikatív enzim komplex:

A) DNS-feltekerő fehérjék:

1. DNS-A (szálelválást okoz)

2. HELIKÁZOK (lehasítják a DNS-szálat)

3. 1. és 2. TOPOIZOMERAZIS (tekerjen túl a spirálon). Szakadás (3",5") -

foszfodiészter kötések. A TOPOIZOMERAZ 2-t GYRASE-nak hívják a PROKARIÓTABAN.

B) Fehérjék, amelyek megakadályozzák a DNS-szálak összekapcsolódását (SSB fehérjék)

C) DNS POLIMERÁZ (katalizálja a foszfodiészter kötések képződését). DNS-
A POLYMERASE csak egy már létező szálat hosszabbít meg, de nem tud két szabad NUCLEOTIDE-ot összekapcsolni.

D) PRIMASE (katalizálja a szintézishez szükséges „mag” képződését). Ez egy RNS POLIMERÁZ, amely egyetlen NUKLEOTIDOKAT köt össze.

E) DNS-ligáz.

5. PRIMEREK – „mag” a replikációhoz. Ez egy rövid töredék, amely RIBONUKLEOTID-TRIFOSZFÁTOKBÓL (2–10) áll. A PRIMERS képződését a PRIMASE katalizálja.

A replikáció főbb szakaszai.

1.A replikáció INDÍTÁSA.

Külső ingerek (növekedési faktorok) hatására fordul elő. A fehérjék a plazmamembrán receptoraihoz kötődnek, és replikációt okoznak a szintetikus fázisba sejtciklus. Az iniciáció jelentése a DNS-A kapcsolódása a replikációs ponthoz, ami serkenti a kettős hélix divergenciáját. Ebben a HELICASE is részt vesz. Az enzimek (TOPOIZOMERÁZOK) a hélixen túli leválást idézik elő. Az SSB fehérjék megakadályozzák a leányláncok összekapcsolódását.

REPLIKÁCIÓ VILLA képződik.

Leányszálak kialakulása.

Ezt megelőzi a PRIMASE enzim segítségével PRIMEREK képződése. A DNS POLIMERÁZ hat, és a DNS leányszála képződik. Ez a folyamat a komplementaritás elve szerint megy végbe, és a szintézis a szintetizált szál 5" és 3" közötti végénél megy végbe.

Az egyik anyaszálra egy folytonos lánc, az ellentétes szálra pedig egy rövid töredékekből álló lánc (OKAZAKI fragmentumok) épül majd. A PRIMERS eltávolítása EXONUCLEASE segítségével.

Rövid fragmentumok összekapcsolása DNS LIGASE segítségével.

A leányszálak KIEGÉSZÍTŐEK az anyaszálakhoz. A leány-DNS-molekulák az anya-DNS másolatai. A replikáció jelentése: egy genotípus szaporodása generációkon keresztül.

2. DNS JAVÍTÁS.

Az emberi DNS körülbelül 3 milliárd NUKLEOTIDOTT tartalmaz. Ha 1 millióból egy hiba van. NUCLEOTIDES, akkor összesen 3000 hiba lesz a DNS-molekulában egy replikációs folyamat során. A replikációs hibák végzetesek lehetnek. A szervezetnek van egy rendszere, amely kijavítja a hibákat – a DNS-javító rendszer. Három enzimből áll:

ENDONUKLEÁZ,

EXONUKLEÁZ,

DNS POLIMERÁZ JAVÍTÁS.

Az ENDONUKLEÁZ a sérült NULEOTID foszfodiészter kötéseinek felszakadását okozza a szomszédos egyik vagy másik oldalon. Az eredmény két vége. Az EXONUCLEASE működésbe lép, és mindkét irányban leválasztja a NUKLEOTIDOKAT a keletkező DNS-végekről. Ezen enzimek működése következtében a DNS egyik szálán hiba lép fel. A DNS POLIMERÁZ JAVÍTÁSA kerül szóba. A komplementaritás elvének megfelelően kiegészíti a sérült láncot. Hogy. a sérült NUKLEOTIdot eltávolítják.

3. GÉN ÁTÍRÁS.

A transzkripció az információ átvitele a DNS-ből az RNS-be (RNS bioszintézis). A transzkripció a javítással ellentétben csak a DNS-molekula bizonyos részeit érinti. Ezt a részt TRANSCRIPTON-nak hívják – egy DNS-fragmens, amely RNS-be íródott át. Az eukarióta DNS nem folytonos: az információt hordozó régiók (EXONS) váltakoznak az információt nem hordozó régiókkal (INTRONS). A DNS 5" végétől egy PROMOTER régió található - az RNS POLIMERÁZ kapcsolódásának helye. A 3" végétől pedig egy TERMINATOR zóna. Ezek a régiók nincsenek átírva.

ÁTÍRÁSI FELTÉTELEK.

1. Mátrix - 1 szál DNS. Átírási szem keletkezik.

2. Szerkezeti összetevők - RIBONUKLEOZID-3-FOSZFÁTOK (ATP, GTP, CTP, UTP). MONOFOSZFÁTOKRA bomlanak le, és energiát szabadítanak fel.

3. DNS-függő RNS POLIMERÁZ.

AZ ÁTÍRÁS FŐ SZAKASZAI.

1. BEINDÍTÁS.

Ez magában foglalja az RNS-POLIMERÁZ kapcsolódását a PROMOTER-hez, ami a DNS-szálak divergenciájához vezet. Az RNS POLIMERÁZ kapcsolódásának impulzusa a TBP fehérje TATA SITE-hez való kapcsolódása.

2. NYÚJTÁS (hosszabbítás).

A RIBONUKLEOZID-MONONUKLEOTIDOK kombinációja és a foszfodiészter képződése
kötések a NUKLEOTIDOK között RNS POLIMERÁZ segítségével, amely mozog
a DNS-szál mentén. A NUKLETIDEK hozzáadása az elvnek megfelelően történik
komplementaritás, csak a DEOXYNUCLEOTIDES helyett RIBONUCLEOTIDES lesz, és a TMP helyett az UMP szintézis 30-50 NUCLEOTIDES/másodperc sebességgel megy végbe, amíg el nem éri a T-zónát.

3. TERMINÁCIÓ (termináció) Abból áll, hogy a kialakult RNS 3"-os végéhez sok (akár 200-300) ADENIL-NUKLEOTID - poli A kötődik. A gén pontos másolata keletkezik. ADENIL-NUKLEOTIDOK védenek. a 3" vége az EXONUCLEASES hatásától. Az 5"-es végén egy védelem, az úgynevezett "SAR" (leggyakrabban UDP) képződik. A génnek ezt a másolatát TRANSCRIPTS-nek nevezik.

4. FELDOLGOZÁS (érlelés).

A SPLICING a nem informatív szakaszok eltávolításából és az EXONS egymáshoz való csatlakoztatásából áll. Fontos szerepet játszik az élőlények evolúciójában, mert alternatív toldás lehetséges. Ez azt jelzi, hogy egy pre-IRNS-ből több mRNS és ennek megfelelően több fehérje is képződik, ami az organizmusok különféle jellemzőiben nyilvánul meg.

20. számú előadás Fehérje bioszintézis.

1. FEHÉRJESZINTÉZIS KÉSZÜLÉK.

2.ADÁS.

3. A FEHÉRJÉKBIOSZINTÉZIS SZABÁLYOZÁSA.

A transzláció vagy fehérje bioszintézis maga az M-RNS genetikai szövegének a fehérje aminosav-szekvenciájává történő fordítása. A sejt fehérjeszintetizáló apparátusának jellemzői.

1. Az mRNS információforrás.

Az eukariótáknak van egy jellemzője - CAP (kalap, sapka), amelyet a METIL-GTP képvisel. Az ATS megvédi az mRNS-t a hidrolízistől, és elősegíti a RIBOSÓMÁKHOZ való kapcsolódását. A CAP a CAP-kötő fehérjékhez kötődik. Az mRNS-en van egy startkodon, amelyet az AUG triplet képvisel, amelyet a MET aminosav képvisel.

A RIBOSZÓMÁK körülbelül 80 fehérjét, köztük enzimeket tartalmazó RRNS komplexek.
A RIBOSOME két egységből áll - nagy és kicsi. Ez nagyobb az EUKARYOTES-ben,
képlete 80S (40S és 60S). A PROKARYOTES-ben a képlete 70S (30S és 50S)

Aminosavak (20 féle).

TRNA (31 faj).

A transzfer RNS-ek száma és a kodonok száma (61) közötti eltérés megszűnik, mivel egy adott aminosav több kodonját egy transzfer RNS felismeri (a GLYCINE-nek három változata van a DNS-kódból - GGU, GGC, GGA). Mind ezt a három változatot egyfajta T-RNS - CCN - ismeri fel. A transzfer RNS kisebb nitrogéntartalmú bázisokat tartalmaz, amelyek képesek felismerni ugyanazon aminosav különböző kodonjainak variábilis régióit. A transzfer RNS ADAPTERként működik az mRNS és a fehérje között.

A transzfer RNS-komplex aminosavval történő szintéziséhez az AMINOACYL-TRNA SYNTHETASE enzim (ATP energiát igényel).

Fehérje faktorok:

INDÍTÁSI faktorok (FI) a fordítás kezdetére, ELONGATION faktorok (FE) - folytatók, RELEASE tényezők (R-faktorok).

Magnéziumionok, mint kofaktorok.

ATP, GTP - energiatámogatás.

A közvetítés szakaszai:

1. FELISMERÉS (felismerés) - felismerés az aminosavak és szállításuk között

2.AK + tRNS aminoacil-tRNS szintetáz AK-TRNA

ATP®AMP + FF METHIONYL-TRNA

A FELISMERÉS annyiszor történik, ahány aminosav van a fehérjében.

3. BEINDÍTÁS - a fordítási folyamat kezdete.

Ebben a szakaszban a RIBOSOME kölcsönhatásba lép az mRNS-sel, és megtalálja a startkodont. Kis egysége kölcsönhatásba lép a METHIONYL-tRNS-sel, és iniciációs komplexet képez, amely képes felismerni a startkodont. Ezt megelőzi a RIBOSOME felosztása a PI-3 segítségével. Az iniciációs komplex kialakulása a PI-2 segítségével történik. Az iniciációs komplex ezután az 5"-es végétől az mRNS-hez kapcsolódik. Az 5"-es vég felismerését a CAP és a CAP-kötő fehérjék segítik elő. A reakciót a PI-1 biztosítja. Szkennelés az iniciációs komplexummal hírvivő RNSúgy, hogy az 5"-ről a 3"-os végre haladunk, amíg a startkodont a MET-tRNS antikodon észleli. Ez a folyamat illékony, ATP energiát igényel. A startkodon detektálása után a teljes RIBOSÓMÁT a 60S egység rögzítésével összeállítják, és felszabadulnak a PI-1,2,3 fehérjék és a CAP-kötő fehérjék. A RIBOSOME-nak van egy P-helye és egy A-helye. P-hely (PEPTIDIL) - PEPTID kötések képződnek benne. Ez a RIBOSOME zárt régiója. A belépés kívülről tilos. A-hely (AMINOACYL). Ez a RIBOSÓMA nyitott régiója – a következő aminosav érkezésére.

4. A NYÚJTÁS (folytatás) ciklikusan megy végbe, három egymást követő változás formájában
fázisok:

A következő AMINOACYL-TRNA csatolása a következő kodon jelentése szerint. A folyamat a GTP és a PE-1 energiáját igényli (behatolás a RIBOSÓMÁBA).

PEPTIZÁLÁS. A PEPTIDYLTRANSFERASE enzim PEPTID kötést képez két aminosav között, és egyidejűleg megszakítja az észterkötést az első aminosav és annak tRNS-e között. Ennek eredményeként az A-helyen képződik a növekvő PEPTID, és felszabadul az első TRNS.

FORDÍTÁS (mozgás).

Ebben az esetben a RIBOSÓMA egy kodont a 3"-os vég irányába mozgat. Ugyanakkor minden más komponens (MRNS, TRNA) a helyén marad. A folyamathoz a GTP és a PE-2 fehérje energiája szükséges. A folyamat ciklikus, azaz a fázisok váltakoznak. Ez azelőtt következik be, hogy a stop (nonszensz) kodont detektálnák.

5. MEGSZŰNÉS (felmondás).

A stopkodont az R-faktorok (RELEASE) ismerik fel. Ezek a faktorok felszabadítják a kötésből a fehérjeszintetizáló komplexum összes komponensét: RIBOSÓMÁT, mRNS-t, POLIPEPTIDET. A PEPTIDYLTRANSFERASE enzim segít, lehasítja a transzfer RNS-t a képződött POLIPPEPTIDből. A MEGSZÜNTETÉS PGF energiát igényel. A RIBOSOME újra felhasználható a fordításban. A hírvivő RNS-t vagy újrahasznosítják a transzlációban, vagy hidrolizálják. A POLIPEPTID belép a fehérjeFELDOLGOZÁS szakaszába.

6. Protein BROCESSING (érés) kémiai módosítások összessége

POLIPEPTID, érett fehérjemolekula kialakulásával végződik. A fehérjefeldolgozás lehet:

KÖZVETÍTÉS (adás közben)

UTÓKÖZVETÍTÉS.
FELDOLGOZÁSI LEHETŐSÉGEK:

A) korlátozott proteolízis: az N-terminális aminosav (MET) hasítása, a PEPTIDE fragmentum hasítása.

ACILÉS (CH3COOH maradék hozzáadása)

FOSZFORILÁCIÓ

GLIKOZILÁCIÓ - GLIKOPROTEINEK és PROTEOGLIKÁNOK képződése.

E) Aminosavak HIDROXILÁCIÓJA

F) Aminosavak OXIDÁLÁSA

G) Kvaterner szerkezet kialakulása fehérje OLIGOMERICITÁSA esetén.
A FELDOLGOZÁS magában foglalja a legmagasabb pontot - HAJTÁS - hajtogatást, megszerzést
a tér-szerkezeti szerveződés legmagasabb szintjei fehérje, vég
szerkezetileg és funkcionálisan érett molekula kialakulása.

CHAPERONES - fehérje jellegű szupramolekuláris komplexek, amelyek hozzájárulnak a gyors és

helyes HAJTÁS. Nagy számban képviselik őket hősokkfehérjék.

A CHAPERONES megakadályozza, hogy a fehérje hibás konformációt vegyen fel. A sikertelen FOLDING abnormális fehérjék megjelenését eredményezi, amelyeket el kell távolítani.

Az UBIQUITIN egy fehérje, amely a test minden sejtjében jelen van. Ez a „jegy” az abnormális fehérje elpusztítására. Az UBIQUITIN-nel jelölt fehérje a PROTEOSÓMÁKBAN elpusztul. Normális esetben a fehérjeszerkezet homeosztázisát, natív szerkezetének megőrzését biztosítják. Betegségekben rendellenes fehérjék képződnek, amelyek nem hasznosulnak - PROTEINOGÉN PRIONOK, tájékoztató részecskék. Ezek a helytelen hajtogatás termékei, amelyek kívülről a szervezetbe kerülve az adott szervezet normál fehérjéit formába alakítják. láncreakció. A PRION fehérjék nem bomlanak le a gyomor-bél traktusban, hanem változatlan formában szívódnak fel. Lényegében a PRIONOK negatív KÍSÉRŐK. A FEHÉRJÉK PARTNEREZÉSE (célzási mechanizmusok).

A fehérjéket megfelelően kell elosztani a sejtben, vagy el kell izolálni onnan az exportáláshoz. A szignálrégió felelős ezért a folyamatért - ez a szintetizált POLIPEPTID aminosavszekvenciájának egy fragmentuma, amely tartalmazza a fehérje helyének feltételes címét. Ismeretes, hogy a hidrofób aminosavak túlsúlya a szignálrégióban a fehérjét arra irányítja membrán szerkezet sejteket. A hidrofil aminosavak túlsúlya a szignálrégióban elősegíti a fehérje behatolását a citoplazmába és az exportra való felszabadulását. A szintetizált fehérjék lehetnek szupramolekuláris komplexek (CHAPERONES, PROTEOSÓMÁK, nedves tubulus fehérjék) formájában.

AZ INzuLIN BIOSINTÉZISE.

A PREPROPROINSULIN egy 110 aminosavból álló polipeptid. Tartalmaz egy hidrofil aminosavak által képviselt szignálrégiót, amelyek a PREPROPROINSULIN-t az ER-hez irányítják. Ezt követően a szignálrégió leszakad, és 84 aminosavból álló PROINSULIN képződik. Korlátozott proteolízisen megy keresztül a C-PEPTID belső régiójának kimetszésével. Két 21 és 30 aminosavból álló lánc képződik, amelyeket azután diszulfidkötések kapcsolnak össze, így 51 aminosavból álló inzulinmolekulát alkotnak.

A FEHÉRJÉNEK SZINTÉZISÉNEK SZABÁLYOZÁSA.

Az általános genotípus egységessége ellenére megközelítőleg 200 sejtfenotípus van jelen az emberi szervezetben, és a fenotípusos különbségeket a génexpresszió határozza meg. Minden sejtben, fenotípustól függetlenül, gének expresszálódnak. háztartás» biztosítva az egyes sejtekre jellemző elemi életfolyamatokat. A fehérje bioszintézis szabályozása eltérő a PRO- és EUKARYÓTABAN. A PROKARYOTES-ben 1961-ben körvonalazták a szabályozáselmélet főbb rendelkezéseit. F. JACOB és J. MONO.

1. A szabályozás csak a transzkripció szintjén történik. Elsődleges géntranszkriptumaik
adása az átírás befejezéséig.

2. A GENÓMOK heterogenitása. A genomnak strukturális génjei és szabályozó régiói vannak,
amelyek szabályozó elemeket és szabályozó géneket tartalmazhatnak. Strukturális gének
strukturális és funkcionális fehérjék szintézisét kódolják. A szabályozási elemek nem
általában fehérjeszintézist kódolnak, de befolyásolják a transzkripciós folyamatot.

A szabályozási elemek a következők:

A PROMOTER az RNS POLIMER ASE DNS-hez való kapcsolódási helye, az OPERATOR a szabályozó fehérjék és a DNS közötti kölcsönhatás helye. A szabályozó gének a szabályozó fehérjék szintézisét kódolják. Ezek közé tartozik a REPRESSOR fehérje, amely blokkolhatja az információ beolvasását, ha kapcsolatba lép a kezelővel. A transzkripciónak alávetett DNS-fragmenst OPERON-nak (PROMOTER, OPERATOR, szerkezeti gén) nevezzük. Az OPERON-on kívül vannak fehérjeszintézist kódoló szabályozó gének - REPRESSOR.

3. A fehérje bioszintézis szabályozása PROKARIOTÁK-ban felváltva represszión és indukción keresztül megy végbe.

PÉLDA: LACTOSE OPERON. A mikrobiális sejtben a laktózt a laktáz galaktózra és glükózra bontja. Az OPERON laktóz szabályozza a laktáz szintézisét. Ha a tápközegben laktóz van, akkor a REPRESSOR PROTEIN kiszorul az operátorral való kapcsolatából, és a laktáz gének átíródnak. A laktóz induktorként működik.

A fehérje bioszintézis szabályozása az EUKARYOTES-ben a mátrix bioszintézis minden szintjén megtörténik.

1. A transzkripció szintjén - csoportos elnyomás hisztonokkal. Emberben a DNS 90%-a elnyomódik.

2. Génamplifikáció - a génmásolatok számának növelése a genomban (növekszik a transzkripciós terület).

3. A transzkripció szabályozása szabályozó jelekkel (erősítők és szupresszorok). Az erősítő jelek esetében az ENHYSER kifejezést alkalmazzák. Nem kódolják a fehérjeszintézist, rendkívül hatékonyak, a transzkripció 200-szoros növekedése figyelhető meg. A hatás nem specifikus (egyszerre hatással lehet egy géncsoportra). Jelentősen eltávolították a célgén PROMOTER-éből. Szabályozó tényezők (hormonok) hatására. Az elnyomó jeleket SILENCERS-nek – transzkripció-elnyomónak nevezik. Az akció jellemzői hasonlóak az ENHYSERS-hez, csak az akció az ellenkezője.

4. Szabályozás az mRNS feldolgozás szintjén, engedélyezve vagy tiltva a feldolgozást

A differenciális feldolgozás magában foglalja az alternatív splicing - RNS összeállítását különböző exonokból és mRNS szerkesztést - az egyik nukleotid helyettesítését a genetikai információ megváltoztatásával, ami megváltozott fehérjék kialakulásához vezet

5. Az mRNS stabilitásának és aktivitásának szintjén. A sejtben lévő mRNS komplexet képez az INFORMOSOME nevű fehérjével. Összetételükben az mRNS-t nem pusztítják el az enzimek, és aktív, stabil állapotban marad. Ha szükséges, kiadják a komplexből és lefordítják. Az INFORMOSÓMÁK képződésének és bomlásának folyamatát a hormonok szabályozzák. Egy RNS-molekuláról lefordítva nagyszámú fehérjék.

6. Szabályozás a műsorszolgáltatás szintjén:

A teljes szabályozás történhet teljes elfojtás vagy indukció formájában

a fehérje transzlációs faktorok koncentrációjának változásai

Szelektív diszkrimináció. Bizonyos fajták Az mRNS nem szelektív

sugározzák. Nem szintetizálnak fehérjét. Adás alternatív kiinduló helyekről. Hogy. Ily módon kiválasztható a fordítás kezdeti kiindulópontja.

21. sz. előadás.

A genomiális periódus molekuláris biológiájának kulcspozíciói és problémái.

1. ELSŐ KÖVETKEZTETÉSEK A GÉNRŐL.

2. MODERN FOGALOM A BIOKÉMIAI POLIMORFIZMUS TERMÉSZETÉRŐL.

3. A DNS STRUKTURÁLIS ÉS FUNKCIONÁLIS SZERVEZETÉNEK KORSZERŰ REPREZENTÁCIÓI.

A genom leolvasása egy új biológia kialakulásához vezetett. A modern biológia lehetőségének előfeltételei: 1953. D. WATSON és F. CRICK felfedezték a DNS szerkezetét. 1961 F. KRIK megfejtette a genetikai kódot. 1970 G. TEMEN és D. BALTIMORE felfedezte a REVERSE TRANSCRIPTASE (az RNS-en alapuló DNS szintetizálásának képességét). Jelentősége: izolált gének tanulmányozásának képessége. 1983 K. MULLIS - PCR reakció (POLIMERÁZ LÁNC REAKCIÓ) - DNS szabályozott replikációja kémcsőben. 2001 az emberi genom első változata.

A PCR LÉPÉSEI ÉS ALAPELVEI.

A PCR egy olyan módszer, amely lehetővé teszi, hogy egy DNS-molekula adott szakaszából tetszőleges számú másolatot készítsen egy kémcsőben. A PCR módszer szakaszai:

1. DNS izolálása biológiai anyagból.

2. Amplifikáció - replikáció a DNS molekula szerves részén. Által termelt
az enzimek munkája és a hőmérsékleti viszonyok változása.

3. PCR-termékek kimutatása (adott régió másolatai)
PCR séma:

T=90, a DNS denaturálása (unfonatolása).

T=50. Lágyító ALAPOZÓK

T=70. DNS szintézis

A PRIMEREK specifikus OLIGONUKLEOTID szekvenciák, amelyek komplementerek a vizsgált DNS-régióval. Mesterséges körülmények között szintetizálják a DNS NULEOTID szekvenciája alapján. A PRIMEREK korlátozzák a másolási zónát, és könyvjelzők a DNS-ben. A DNS-szintézis DNS-POLIMERÁZ segítségével történik. Ezt az enzimet a meleg forrásokban élő mikroorganizmusokból izolálják. Hogy. Az első ciklus eredményeként egy DNS-molekula helyett kettő jön létre. A következő ciklusban a mátrix az előző ciklus összes szorzata lesz. 20-30 ciklus alatt a DNS-fragmensek száma 1 000 000-szeresére nő. Ezeket a reakciókat ERŐSÍTŐBEN hajtják végre – olyan készülékben, ahol a fűtési és hűtési ciklusok váltják egymást. Az egyes szakaszok időtartamát másodpercben mérjük. A PCR-hez szükséges tényezők:

1. DNS vizsgálat alatt,

2. A vizsgált terület PRIMEREI,

3. Hőálló DNS POLIMERÁZ,

4. Építőanyag. Ez egyben energiaforrás is

5. ERŐSÍTÉSI felszerelés.
A PCR alkalmazási területei.

1993-ban A felfedezésért K. MULLES kémiai Nobel-díjat kapott

1. mikroorganizmusok genomjának vizsgálata

2. klinikai laboratóriumi diagnosztika. A PCR lehetővé teszi a detektálást
örökletes betegségek, valamint idegen genom kimutatása az emberi szövetekben
(mikroorganizmusok, vírusok stb.). A reakció működni fog vagy nem. Jelenleg a PCR a mikrobiológiai diagnózis legpontosabb módszere.

MODERN FOGALMAK A DNS SZERKEZETI ÉS FUNKCIÓS SZERVEZÉSÉRŐL. Az emberi DNS 95%-a nem genetikai eredetű. 5%-a maguk a gének. A nem gén részt a következők képviselik:

1. TANDEM ISMÉTELÉS A NUKLEOTIDOK monoton ismétlődéseit, általában dupla jellegűek, értelmetlenek. Ezek a DNS úgynevezett „sivatagi régiói”. Jelenleg ezeknek a szakaszoknak a jelentése: teljesítés szerkezeti funkciójaés az evolúció során a gének kialakulásának helyszínei (evolúciós tartalék).

2. PSEUDOGÉNEK - inaktív, de stabil genetikai elemek, amelyek a korábban működő gének mutációiból származnak (mutáció által kikapcsolt gének). Ez egy oldal
az evolúció terméke és genetikai tartaléka. A DNS nem gén részének 20-30%-át teszik ki.

3. Mobil genetikai elemek:

TRANSPOSONS - DNS szakaszok, amelyek vághatók és beilleszthetők más területekre

DNS. Ezek az úgynevezett „génvándorok”.

RETROTRANSPOSONS - DNS-szakaszok, amelyek a genomon belül másolódnak, mint belül

kromoszómák és közöttük. Megváltoztathatják az emberi szerkezeti gének jelentését, és mutációkhoz vezethetnek. Az emberi genom az élet során 10-30%-kal változik.

Sérült inaktív, mozgékony genetikai elemek. Nem vághatók és nem helyezhetők be, mivel a cellában nincs REVERSE TRANSFERASE. Ha a fragmentum bejut a sejtbe a vírussal, akkor ezek a gének elkezdődnek az átírásban. A GENOM FUNKCIÓS ELEMEI:

1. SZERKEZETI GÉNEK

2. SZABÁLYOZÁSI ELEMEK

A szerkezeti gének mRNS, tRNS, RRNS szintézisét kódolják.

A szabályozó elemek nem kódolnak RNS-t és ennek megfelelően fehérjéket; befolyásolják a munkát

szerkezeti gének.

A GENOMIKA a molekuláris biológia egyik ága, amely a génműködés szerkezetét és mechanizmusait vizsgálja. Jelenleg 35 000 emberi gént azonosítottak és tanulmányoztak. Ezek 25%-a minden cellában dolgozik.

MODERN NÉZETEK A BIOKÉMIAI POLIMORFIZMUS TERMÉSZETÉRŐL.

Az 1940-es években a BEADLE és a TATEUM előterjesztette az elvet: 1 gén – 1 enzim. onnan jöttek általános séma fehérje bioszintézis, de ez az elv nem magyarázza meg:

1. Fenotípusos különbségek a sejtek között,

2. Egyedi különbségek az azonos fajhoz tartozó szervezetek között. Minden ember genomjának 0,1%-ában különbözik egy másik személytől.

3. Fehérjék széles választéka. 35 000 gén alapján körülbelül 5 000 000 fehérjét szintetizálnak.
Jelenleg nem lehet biztosan megmondani, mi a fontosabb, hogy tanulmányozzuk: a genomot vagy a fehérje összetételét
test.

A PROTEOMIKA a molekuláris biológia egyik ága, amely a fehérjék szerkezetét és működését, valamint a köztük lévő kapcsolatokat vizsgálja.

PROTEÓM – egy sejt vagy szervezet fehérjéinek összessége. Jelenleg lehetőség van egy személy proteomikus portréjának elkészítésére.

A GENOMIKA és PROTEOMIKA fejlesztése számítógépes szoftverek nélkül lehetetlen. A számítógépek segítenek a genom megfejtésében, a fehérjék szerkezetének meghatározásában, valamint a funkciók és jellemzők modellezésében.

A BIODECODOMICA a molekuláris biológia egyik ága, amely biológiai tesztek megfejtésével foglalkozik.

A GÉNTERÁPIA MÓDSZEREI ÉS ALAPELVEI.

GÉNTERÁPIA - egy konstrukció bejuttatása az emberi szervezetbe terápiás célból.

A GENOTERÁPIA a következőkre oszlik:

1. GENOTERÁPIA ex vivo, azaz. a gének korrekciója a szervezetből eltávolított sejtekben, a sejtek korrekciója és visszajuttatása a szervezetbe. 1986-ban jelent meg. - először sikerült meggyógyítani az immunhiányt, amit 2-3 évig meg kell ismételni, i.e. ideiglenes korlátozások.

2. GÉNTERÁPIA in vivo - szisztémás génterápia helyettesítéssel vagy újra bevezetéssel
normál gént a szervezet minden sejtjébe. Összetett és jelenleg kevésbé használt.

3. GÉNTERÁPIA in situ - egy genetikai konstrukciót visznek be a kóros területre
folyamat. Például onkogén-blokkolókat fecskendeznek be a daganat helyébe, miután az már megtörtént
eltávolítás.

A GENOTERÁPIA lehet magzati (jelenleg tiltott) és szomatikus.

Génszállítási módszerek. A DNS-fragmenst szállító részecskéket vektoroknak nevezzük.

1. Vírus - vírusrészecskék, amelyek megfosztják a betegséget okozó képességtől, de megtartják azt a képességet, hogy behatoljanak a sejtgenomba és beépüljenek abba. A kívánt gént mesterségesen juttatják beléjük.

2. nem vírusos:

fehérje - fehérje, mint szállító részecske;

A nanorészecskék apró kapszulák, amelyeket foszfolipidek képviselnek, és amelyek tartalmazzák

magad egy gén A terápiás géntranszfer típusai:

INTRO- vagy EXTROCHROMOSOMÁLIS KORREKCIÓ (a kromoszómákon kívül),

Normális fehérjét termelő rendszer bevezetése patológiás helyett - genetikailag
sejtes patológia.

3. Abnormális gének blokkolása - komplementer DNS-szekvencia biztosítja.
2001-re a világon 3500 beteg részesült GENOTERÁPIÁBAN, ebből több mint 2000
a rákról. Világszerte 320 klinikai protokoll van jóváhagyva a GENOTERÁPIA számára.
Kilátások: átmenet a génről a gén-sejt terápiára.

22. sz. előadás Mátrix bioszintézisek (vége).

1.A GÉMUTÁCIÓK TÍPUSAI.

2.BIOKÉMIAI POLIMORFIZMUS ÉS KÖVETKEZMÉNYEI.

3. FORDÍTOTT ÁTÍRÁS. AZ ANTIBIOTUMOK ÉS TOXINOK HATÁSA A
4. FEHÉRJÉN-BIOSINTÉZIS.

5. TELOMERÁK ÉS TELOMERÁZOK. SZEREPÜK A TUDORNÖVEKEDÉS KIALAKULÁSÁBAN.

A GÉNMUTÁCIÓK TÍPUSAI.

DEPURINIZÁLÁS – a purinbázisok elvesztése vagy pótlása. 70 év felett akár 40%-a is elvész. A LÉGMENTESÍTÉS és SZÍVMENTESÍTÉS kisebb arányban fordul elő. A P-53 fehérje jelzi a DNS sérült területét. Ha működik, akkor a javítási mechanizmusok aktiválódnak. Ha ez a fehérje nincs jelen, akkor mutációk lépnek fel - javíthatatlan változások a DNS elsődleges szerkezetében. A génmutációk egy génen belül a DNS egy kis részét érintik. A génmutációk típusai:

1. csere:

a) az egyik nukleotid a másikra anélkül, hogy megváltoztatná a kód jelentését

AAG® AAA (LIZIN)

QUASIDUPLETITÁS - csak két nukleotid hordozza a szemantikai terhelést a kódban

b) az egyik nukleotid helyettesítése egy másikkal a kodon jelentésének megváltozásával - MISSENSE MUTATION

c) helyettesítés terminációs kodon képzésével - NONSZENZIÓS MUTÁCIÓ.

2. beszúrni:

a) egy vagy több kodon beiktatása leolvasási keret eltolódás nélkül. Ennek eredményeként
fehérje képződik, amely egy vagy több aminosavval bővül.

b) 1, 2 (de nem 3 többszöröse) nukleotid beiktatása. Az olvasási keret eltolódik. BAN BEN
Ennek eredményeként véletlenszerű aminosavszekvenciájú fehérje szintetizálódik.

3. TÖRLÉS (veszteség):

a) egy vagy több kodon elvesztése leolvasási kereteltolódás nélkül. Egy vagy több aminosavval rövidített polipeptid képződik.

b) egy vagy több (de nem többszöröse 3) nukleotid elvesztése a leolvasási keret eltolódásával. Véletlen aminosavszekvenciájú POLIPEPTID képződik. A biológiai következmények szerint minden mutáció a következőkre oszlik:

1. Semleges. Ennek eredményeként változatlan tulajdonságú fehérjék képződnek. Egy aminosav helyettesíthető egy másikkal, amely tulajdonságaiban egyenértékű (VAL - ALA, ASP - GLU). A következmények nem látszanak.

2. "Csendes" Ennek eredményeként az egyik aminosavat egy másik aminosav helyettesíti, amely tulajdonságaiban hasonló, de nem egyenértékű. A fehérje tulajdonságai közel állnak egymáshoz, de nem teljesen azonosak. Ez a mutáció be élettani állapotok nem nyilvánulhat meg semmilyen módon, de abban extrém helyzet kimutatható (betegségekre való hajlamot okoz)

3. Patogén. Például a hemoglobin A-ban a GLUTAMINsav további negatív töltést ad, ami hozzájárul a fehérje oldatbeli stabilitásához. Ha VAL-ra cseréljük, a stabilitás elveszik és a hemoglobin kicsapódik.

4. Hasznos. A szervezet túlélési előnyökhöz jut. Játssz szerepet az evolúcióban

szervezetek.

A BIOKÉMIAI POLIMORFIZMUS ÉS KÖVETKEZMÉNYEI.

A mutációk különböző gének vagy ugyanazon gén változatait eredményezhetik. Ha halálosak, akkor APOPTOSIS következik be. Ha ezek a változatok nem halálosak, akkor öröklődnek. Genotípusos heterogenitás alakul ki, tehát fenotípusos heterogenitás.

A genotípusos heterogenitás következménye a fehérje POLIMORFIZMUS - ugyanazon fehérje létezése különböző formák. Például a hemoglobinnak körülbelül 700 változata létezik. Minden ember egyedi, biokémiailag egyedi.

A BIOKÉMIAI POLIMORFIZMUS KÖVETKEZMÉNYEI.

1. A betegségekre való hajlam kialakulásának hátterében (érelmeszesedés)

2. Ételintolerancia (laktóz) hátterében

3. Az intolerancia hátterében gyógyszerek. AZ ANTIBIOTIKUMOK ÉS TOKINEK HATÁSA A FEHÉRJEBIOSINTÉZISRE.

Az antibiotikumok a mikroorganizmusok hulladéktermékei, amelyek más mikroorganizmusok elpusztítása céljából képződnek. Az antibiotikumok hatnak leginkább fontos folyamatokat- mátrix bioszintézisek.

1. A mátrix szerkezeti módosulását okozza.

2. A RIBOSZÓMÁK módosulását okozza.

3. Inaktiválja az enzimeket.

4. Törvény a fehérje bioszintézis folyamatairól mikroorganizmusokban, általában a transzláció szakaszában. A STREPTOMYCIN megzavarja a fordítás kezdeményezését. A KIRROMYCIN megzavarja a PE fordítás kiadását. Az ERITHROMYCIN és a KLORAMFENIKOL gátolják a PEPTIDIL TRANSZFERÁZOT.

Az antibiotikumok nem befolyásolják az eukarióták transzlációs folyamatait.

A toxinok olyan anyagok, amelyek befolyásolják az eukarióták transzlációs folyamatait.

A diftéria toxin gátolja a PE és a TRANSLOCATION. A RICIN gátolja nagy egység RIBOSZÓMA.

FORDÍTOTT ÁTÍRÁS. WATSON és CREEK úgy gondolta, hogy az információ csak egy irányba haladhat: a DNS-be

®RNS®protein.

1970-ben TEMEN amerikai tudós felfedezte a fordított TRANSCRIPTASE-t, amely alátámasztja az információ továbbításának lehetőségét ellentétes irány. Ezt az enzimet ma RNS-függő DNS-polimeráznak nevezik. Minden RNS-vírusban jelen van (egérleukémia, HIV).

Az integráció a vírus DNS bevitele a gazda DNS-be. Ez utóbbi replikációja során vírus RNS képződik. Bevonattá válik, elhagyja a gazdasejtet, és elkezd megfertőzni más sejteket.

Sok vírus ONKOGÉN. Az emberi DNS-ben élnek. Az onkogének információkat hordoznak a tumornövekedési fehérjékről. Egy bizonyos ideig inaktívak - PROTO-ONKOGÉNEK.

TELOMEREK ÉS TELOMEREZEK. SZEREPÜK A TUDORNÖVEKEDÉS KIALAKULÁSÁBAN.

ERA BODY – ezek a kromoszómális DNS speciális körkörös régiói, amelyek ismétlődő NULEOTID szekvenciákból állnak. Minden replikációval a számuk csökken.

A TELOMEREZEK olyan enzimek, amelyek telomereket szintetizálnak. Tulajdonságai egy RNS-függő DNS-polimerázé. Szerkezetükben RNS egy szakaszt tartalmaznak, amelyen keresztül a DNS szintetizálódik.

A telomerek száma határozza meg az élettartamot. Ha a telomeráz aktív, akkor a sejt halhatatlan.

1960-ban L. HAYFLICK felfedezett egy jelenséget - a HAYFLICK-határt, ami azt jelenti, hogy a sejt korlátozott számú alkalommal osztódik, és ez az életkortól függ. Újszülötteknél a sejt 80-90-szer, 70 évesen 20-30-szor osztódik. Egy felnőtt emberben a sejtek átlagosan 50-60-szor osztódnak. Ez a „CIRKUS ALULREPLIKÁCIÓ” effektusnak köszönhető. Létét Onovnyikov javasolta.

A replikáció minden köre során a DNS egy szála lerövidül a PRIMER eltávolítása miatt. Ha vannak TELOMEREK és TELOMEREZ, akkor a DNS-szál befejeződik, ha nincsenek ott, akkor a DNS minden egyes pillanattal rövidül. Minden szomatikus sejtek 10 000-15 000 nukleotidpárt tartalmaznak, és hiányzik a TELOMERÁZ aktivitás. A telomeráz aktivitással rendelkező sejtek halhatatlanok. Kiderült, hogy ben rákos sejtek A telomeráz aktiválódik, és a telomerek száma állandó. A makrofágok, a leukociták, a csírasejtek és a csontvelői őssejtek telomeráz aktivitást tartalmaznak.

AZ ONKOGENEZIS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSAI.

A rák a gének betegsége. A sejtszerkezetek károsodása vagy egy gén elvesztésével vagy károsodásával, egy gén aktiválásával vagy kívülről történő bejutásával jár.

Az ONKOGÉNEK gyakran normális gének, amelyek az embrionális időszakban működnek, de az életkorral elvesztik aktivitásukat. Az aktiválási mechanizmus a mutációk. Jelenleg 100 onkogén létezik. Antionkogéneket is felfedeztek. Az ONKOGÉNEK és az ANTIONKOGÉNEK a jelátalakító fehérjét kódoló gének között keletkeznek. Több mint 100 mutáció vezet daganat kialakulásához. A daganatok 50%-a tartalmaz mutációt a P-53 fehérje génjében, amely részt vesz a DNS-javítási folyamatokban. Hiánya mutációk felhalmozódásához vezet.

23. sz. előadás Jelmolekulák.

Az anyagcsere és a sejtfunkciók szabályozásának fő feladatai:

1. a sejtfolyamatok intracelluláris és intercelluláris koordinációja,

2. az „üres” anyagcsere-ciklusok kizárása, amelyek termékei iránt nincs kereslet,

3.hatékony oktatás és energiafelhasználás,

4. a homeosztázis fenntartása,

5.a szervezet alkalmazkodása a környezeti feltételekhez.

Anyagcsere szabályozás: belső és külső. Belső szabályozás - a vezérlőjelek ugyanabban a cellában jönnek létre és működnek (önszabályozás). Külső szabályozás – a vezérlőjelek a külső környezetből érkeznek a cellába. A belső szabályozást az enzimek aktivitásának aktivátorokkal vagy inhibitorokkal történő megváltoztatásával hajtják végre. Az alloszterikus enzimek (FOSZFORILÁZ) különösen aktívan működnek a belső szabályozás során. A külső szabályozást speciális jelzőmolekulák biztosítják - endogén kémiai vegyületek, amelyek az enzimekkel való kölcsönhatás eredményeként biztosítják a biokémiai folyamatok külső szabályozását a célsejtekben.

A célsejt olyan sejt, amely speciális receptorokkal rendelkezik egy adott típusú jelzőmolekulára. A jelzőmolekulák a célsejtreceptorok ligandumai.

Jellemzők jelzőmolekulák.

1.rövid élettartam (dinamizmus, szabályozás hatékonysága).

2.magas biológiai aktivitás (a hatás nagyon alacsony koncentrációban alakul ki).

3.egyediség, cselekvés eredetisége. Egyik típusú jelzőmolekula hatásait nem lehet modellezni egy másikkal. Ez biztosítja a szabályozás sokszínűségét.

4. amplifikációs hatás jelenléte (egy jelzőmolekula felerősítheti a biokémiai reakciók kaszkádját).

5.egy típusú jelzőmolekulának több célsejtje is lehet.

6. A különböző célsejtek azonos jelmolekulára adott reakciója eltérő (a receptorok sokféleségével és eredetiségével magyarázható).

Mód külső vezérlés célsejtek.

1. A génexpresszió szabályozása (fehérjék és enzimek bioszintézise). Ez a szabályozás lassú módja.

2. Korábban szintetizált fehérjék aktivitásának szabályozása:

Az enzimaktivitás szabályozása, ezáltal a biokémiai folyamatok megváltoztatása;

A funkcionális fehérjék aktivitásának megváltozása, tehát közvetlen változás a sejtműködésben. Például a jelzőmolekulák ioncsatornára gyakorolt ​​hatása membrándepolarizációt és akciós potenciál kialakulását okozza. Rendkívül gyors hatás.

A jelzőmolekulák szabályozó hatásainak típusai:

1. Endokrin. A jelzőmolekulák a gasztroportális rendszerből a véráramba jutnak a célsejtekbe. A legtöbb hormon így működik.

2. Parakrin - szignálmolekulák egy szerv vagy szövet területén termelődnek. A legtöbb növekedési tényező így működik.

3. Autokrin - jelzőmolekulák hatnak az őket létrehozó sejtre.

A JELMolekulák OSZTÁLYOZÁSA.

1) Kémiai jellegük szerint:

1.Szerves (aminosavak, zsírok származékai). SZTEROIDOK, PROSZTOGLANDINOK.

2. Szervetlen - 1992 NITROGÉN-MONOXID (NO).
2) Fizikai és kémiai tulajdonságok szerint:

1. Lipofób – nem tud áthatolni a sejtmembránon. Vízben oldódnak.

2.Lipofil - zsírokban oldódik. Szabadon behatolnak a CPM-be, és a sejten belüli receptorokra hatnak. Például koleszterin származékok: ÁSVÁNYI-, GLUKOKORTIKOIDOK, ÖSZTROGÉNEK, ANDROGÉNEK, JODIRONINOK, SZ.

3) által biológiai elv:

1. A hormonok kifejezett endokrin hatású jelzőmolekulák.

2.Citokinek - növekedési faktorok. Ezek fehérje jellegű szignálmolekulák, amelyeket a szervezet nem specializálódott sejtjei választanak ki. Szabályozzák a szomszédos sejtek növekedését, differenciálódását és proliferációját. Az akció para- és autokrin.

3. A neurotranszmitterek előállított jelzőmolekulák idegsejtek, a neuronok munkájának koordinálása és a perifériás szövetek szabályozása. Cselekvésük összefügg a befolyással ion csatornák. Megváltoztatják permeabilitásukat és membrándepolarizációt okoznak.

JELMolekulák MŰKÖDÉSI MECHANIZMUSA.

A SZERVES LIPOFIL jelátviteli molekulák hatásmechanizmusa.

1. kölcsönhatás intracelluláris receptorokkal,

2.szabályozó hatás a génexpresszió befolyásolása (a genomon keresztül ható) hatására a fehérjék mennyiségének megváltozásával jár,

3. A biológiai hatás hosszan tartó, de lassan, órákon belül kialakul.
A cselekvésükhöz szükséges tényezők:

Jelmolekulák

Egy érzékelő intracelluláris receptor, amely egy chaperonhoz kapcsolódik.

A DNS egy szakasza, amely bizonyos gének transzkripcióját szabályozza (ENHANCER, SILENCER),

A fehérje a sejt szintetikus berendezése.
Művelet lépései:

1. behatolás a sejtbe,

2. kötődés egy intracelluláris receptorhoz,

3. a kísérő elengedése (a cselekvési időzítő elindítása),

4. jelátviteli molekulák komplexének kölcsönhatása DNS szabályozó elemekkel, bizonyos fehérjék, köztük enzimeik bioszintézisében bekövetkező változások.

5. az anyagcsere és a sejtfunkciók változásai.

A szerves lipofil jelzőmolekulák hatásának lezárásának mechanizmusa:

1. receptorok pusztulása a chaperone elleni védelem hiánya miatt,

2. szintetizált fehérjék proteolízise,

3. a transzkripciós faktorok elpusztítása, amelyek részt vesznek a jelek strukturális génhez történő átvitelében.

A SZTEROID hormonok és a IODTIRONIN a felsorolt ​​mechanizmus szerint hatnak.

A LIPOPHOBIC jelzőmolekulák hatásmechanizmusa:

1. kölcsönhatás felületi receptorokkal,

2. a jel a receptorról a sejtbe kerül (TRANSDUTION) és intracelluláris szabályozók segítségével jön létre: nagy- és kismolekuláris.

A nagy molekulatömegű szabályozók szabályozó fehérjék. Közvetítik egy jelzőmolekula működését a sejten belül.

Nem fehérje jellegű, alacsony molekulatömegű szabályozók. Második MESSENGER-nek hívják (az első MESSENGER maga a jelzőmolekula) - a sejten belüli jelzőmolekula teljes képviselője. Ezek a kalciumionok, a DIACYLGLYCEROL, az INOZITOL-TRIFOSZFÁT, a cAMP és a cGMP.

3. A biológiai hatás a korábban szintetizált fehérjék aktivitásának szabályozásának és a génexpresszió szabályozásának kombinációjának köszönhető. A szabályozási hatás kétfázisú:

Az első fázis gyors, de nem hosszú, biztosítja az enzimek szerkezetének és aktivitásának változását;

A második fázis az enzimek mennyiségének változása miatt lassú.

TÁBOR FÜGGŐ MŰKÖDÉSI MECHANIZMUS.

Ehhez szükséges tényezők:

1. vízoldható jelzőmolekula;

2. a célsejt felszíni receptorai;

3. intracelluláris transzducer G fehérje. 3 egységből áll: alfa, béta, gamma.

A G-fehérje gátló vagy aktiváló lehet. Közel van a receptorhoz. Amikor egy jelzőmolekula kölcsönhatásba lép egy receptorral, akkor aktiválódik az alfa egység. Befolyásolja az intracelluláris enzimet - ADENILÁT-CIKLÁZT (az ATP-t ciklikus AMP-vé alakítja). Az alfa-S fokozza az aktivitást. Az alfa-I csökkenti a G fehérje aktivitást. A G fehérje képes a GDP vagy GTP megkötésére. Az alfa egység akkor aktív, ha GTP-hez kapcsolódik.

4. ADENILÁT CIKLÁZ (AC);

5. PROTEIN KINASE-A CAMP-függő. A fehérjék foszforilációs reakcióját katalizálja. Ennek eredményeként a fehérjék aktivitása megváltozik;

6. DNS szabályozó elemek (EEHANCER és SILENCER);

7. FOSZFODISZTERÁZ – elpusztítja a ciklikus AMP-t;

8. FOSZFATÁZ – defoszforilálja a fehérjéket;

9. A sejt fehérjeszintetikus apparátusa.

A CAMP-függő mechanizmust stimuláló szakaszok:

1. jelátviteli molekula kölcsönhatása egy receptorral;

2. változás a G fehérje konformációjában;

3. a GDP helyettesítése GTP-vel a G fehérje alfa-S egységében;

4. az alfa-S GTP aktiválja az AC-t;

5. Az AC ciklikus AMP-t szintetizál;

6. A CAMP aktiválja a PROTEIN KINASE-A-t (PKA);

7. A PKA olyan fehérjéket és fehérje transzkripciós faktorokat foszforilál, amelyek megváltoztatják az enzimek aktivitását és mennyiségét;

8. Hatás megszűnése, ha a receptor felszabadul - alfa-5-C-GTPáz aktivitás:

Az alfa egység elpusztíthatja a GTP-t - ez egy akcióidőzítő.

FOSZFODISZTERÁZ – elpusztítja a ciklofoszfátot.

FOSZFATÁZ – DEFOSZFORILÁL fehérjéket. Lépések, amelyek gátolják a ciklikus AMP-függő mechanizmust:

Az elsőtől a harmadikig ugyanazok a szakaszok, a különbség a G fehérjében (alfa I egység) van. A negyedik szakasz - a GTP kötődése az alfa-I egységhez gátolja az AC-t. A gátló mechanizmus ellensúlyozza és leállítja a ciklikus AMP hatását a sejtben.

CGMP-függő stimuláló hatásmechanizmus.

A receptor a sejtmembránba van ágyazva, és a GUANILÁT-CIKLÁZ (GC) enzimhez kapcsolódik. Egy jelmolekula kapcsolódásakor a GC aktiválódik, és katalizálja a GTP*CGMP reakciót. Ez utóbbi aktiválja a PROTEIN KINASE-G-t (PKO), és beindítja a fehérjék (enzimek és transzkripciós faktorok) foszforilációs reakcióját.

TIROZIN KINÁZ HATÁSMECHANIZMUS.

A TYROSINE KINASE egy fehérjéket foszforiláló enzim. A legtöbb növekedési és proliferációs faktor ezen a mechanizmuson keresztül hat. A receptort egy dublett képviseli, amely a szignálmolekulával való kölcsönhatás után DIMERALIZÁL, ami beindítja a tirozinmaradékok AUTOFOSZFORILÁCIÓJÁT a receptor központi részében. Hiányoznak a HÍRNÖK. A receptor befolyásolja a sejt enzimrendszereit. A jelzőmolekulákkal együtt bejuthat a sejtmagba, és fokozhatja a géntranszkripciót és megváltoztathatja a sejt mitotikus aktivitását.

SZERVETLEN LIPOFÓB jelzőmolekulák (NO) hatásmechanizmusa. A NO szabadon áthatol a sejtmembránon. Ez egy rövid életű molekula, amely a szervezetben az ARG aminosavból NO SYNTHASE hatására képződik. A sejtben a NO kölcsönhatásba lép a GC-vel, aktiválja azt, ami a CGMP felhalmozódását okozza a sejtben. amely aktiválja a PKO-t, és sejtválasz alakul ki a fent tárgyalt mechanizmus szerint.

Hatások NEM:

1. értágító faktor;

2. APOPTOSIS (programozott sejthalál) szabályozója;

3. A NO egy szabad gyök, ezért képes befolyásolni a peroxid folyamatát
zsíroxidációt és szabályozza a MITOCHONDRIA funkcióit;

4. IMMUNOMODULÁTOR.

24. sz. előadás Jelmolekulák (folytatás).

1.A HIPOTALAMUS SZEREPE AZ ANYAGCSERE SZABÁLYOZÁSÁBAN.

2. ALAPOZIS HORMONOK.

A HYPOTALAMUS a limbikus rendszer egyik összetevője és egyfajta „kimeneti csatornája”. Ez a diencephalon része, amely a homeosztázis különféle paramétereit szabályozza. Egyrészt a központi idegrendszerrel (ANS-központok), másrészt az agyalapi mirigykel idegvezetőkön és egy speciális portálrendszeren keresztül kapcsolódik.

A HYPOTALAMUS az idegrendszer szabályozásának számos funkciójában vesz részt, NEUROTRANSZMITTEREKET és NEUROMODULÁTOROKAT választva. és szabályozza az endokrin rendszert is. Külső vagy belső környezeti tényezők

HIPOTALAMUSZ

ADENOGYPOPHYSUS

HÁROMOS HORMONOK

CSÍPŐ FÜGGŐ

ZhVS HORMONOK ZhVS

célcsapok

Fiziológiai vagy biokémiai válasz.

A HYPOTHALAMUS működése nem mindig függ szigorúan a központi idegrendszertől.

A HYPOTALAMUS hormonjai	Csökkentés	Hipofízis hormonok
LIBERINEK: KORTIKOTROPIN-FELSZABADÍTÓ HORMON TIROTROPIN-FELSZABADÍTÓ HORMON GONADOTROPIN-FELSZABADÍTÓ HORMON NÖVEKEDÉSI HORMONFELADÓ HORMON	KRG TRG GnRG StG-RG	ACTH TSH FSH és LH STG
SZTATINOK: A HORMON GÁTOLJA A NÖVEKEDÉSI HORMON KIBOCSÁTÁSÁT (SZOMATOSZTATIN)	SS PIG	GR PRL

A HYPOTHALAMUS faktorok közül sok a perifériás szövetekben képződik (TRH, CRH, CC). Az SS legnagyobb mennyiségben a hasnyálmirigy D-sejtjeiben fordul elő. CAMP-on (ADENILÁTCIKLÁZ) keresztül hatnak. A HYPOTHALAMUS hormonok serkentik az agyalapi mirigy hormon gének transzkripcióját.

AGYALAPI. Három részből áll:

1. Elülső

2. Középhaladó

ADENOGYPOPHYSUS

(trópusi hormonokat szabadít fel)

3. Hátsó - NEUROHYPOPHYSUS.

A TROPIC hormonok kémiai természetüktől függően három csoportra oszthatók:

1. egyszerű fehérjék;

2. GLIKOPROTEINEK;

3. A PROOPIOMELANOCORPIN (POMC) prekurzoraiból képződő PEPTIDEK.

EGYSZERŰ FEHÉRJÉK.

Ezek a következők: GH, PRL, PLACENTÁLIS KÓRIONOS SZOMATOMAMMOTROPIN (CS). 191-198 aminosavból áll. A GH szerkezete 85%-ban hasonló a koleszterinhez, 35%-ban a PRL-hez. Ezen hormonok közül a GH rendelkezik a legmagasabb koncentrációval. A GH szekréció epizodikus. Maximális szekréció az elalvás pillanatában vagy ébredés előtt. A szekréciót befolyásolja a stressz, az éhség és a testmozgás. A GH glükózt tárol a szövetek számára.

Növeli a LIPOLYSIS® koncentrációját zsírsavak, ® növekszik

a sejtbe történő szállítás ® növeli az aminosavak koncentrációját ® nő

GLUCONEOGENESIS ® glükóz ® növekedése az agyban.

A GH az inzulinszerű növekedési faktoron (IGF) keresztül fejti ki hatását, amely szerkezetében hasonló a proinzulinhoz. Van IGF 1 és IGF 2, de a GH hatásának fő közvetítője az IGF 1. A GH hatása az anyagcserére:

1. Fehérjeszintézis stimulálása: (IGF I-en keresztül.)_

Az aminosavak fokozott szállítása a sejtekbe,

A fordítási folyamat intenzitásának növelése,

Fokozott RNS és DNS szintézis

2. Hatás a szénhidrát anyagcserére:

Megnövekedett glükóz (csökkent glükózfelhasználás a perifériás szövetekben, a GLUKONEOGENEZIS folyamatok stimulálása),

3. Hatás az ásványi anyagcserére (IGF1-en keresztül) - kalcium, foszfor, magnézium visszatartása a szervezetben,

4. A lipid anyagcserére gyakorolt ​​hatás (nem az IGF 1-en keresztül):

fokozott LIPOLÍZIS, fokozott IVF oxidáció.

A gyermekkori HYPOSECRECTION a fehérjeszintézis károsodásához, a csontszövet csökkent mineralizációjához, növekedési késleltetéshez és törpeség kialakulásához vezet több változatban.

A növekedési hormon HIPERSZEKREKCIÓJA gyermekkorban felnőttkorban gigantizmus és akromegália kialakulásához vezet. A növekedési hormon szintézise károsodott mentális tevékenység nem befolyásolja.

A PRL 198 aminosavból áll. Terhesség és szoptatás alatt szintetizálódik. A funkció a laktáció elindítása és fenntartása.

A CS LAKTOGÉN és MOTEOTROP aktivitást mutat. Feladata a tej szintézisének, a sárgatest fejlődésének és a magzati fejlődésnek a szabályozása.

GLIKOPROTEINEK. Ide tartoznak a TSH, a gonadotropinok (LH, FSH, PLACENTÁLIS KÓRIONOS GONADOTROPIN (hCG)). A TsAMP-on keresztül működnek.

A női célsejtek a petefészek tüszősejtjei,

A hím célsejtek a herék SERTOLI sejtjei.

A női testben serkenti a tüszők növekedését, felkészítve őket az LH működésére. A férfi szervezetben indukálja az ANDROGÉNKÖTŐ fehérje szintézisét. Serkenti a herék ondó tubulusainak növekedését és a spermatogenezist.

A női célsejtek sárgatestsejtek, a férfi célsejtek LEIDEG sejtek.

Serkenti a PROGESTERON képződését a női szervezetben, és a TESZTERON képződését a férfi szervezetben. Elődjük a KOLESZTERIN. Az LH ovulációt vált ki nőkben. A HCG a méhlepényben szintetizálódik, és hatásában hasonló az LH-hoz. Az embrió beültetése után a vizeletben jelenik meg. Meghatározása a terhesség diagnosztikus markereként szolgál.

TSH: Célsejtek - THYROCITA.

Növeli a TRIJODOTIRONIN és TIROXIN szintézisét.

Növeli a fehérje hidrolízisét - THYROGLOBULIN.

Növeli a jód beépülését a pajzsmirigyhormonok szerkezetébe.

Stimulálja a fehérje- és nukleinsavak szintézisét a pajzsmirigyben (elősegíti

A pajzsmirigyhormonok mennyiségének és növekedésének növelése)

A POMK CSALÁD PEPTIDEI.

A POMC egy 285 aminosavból álló fehérje. Feldolgozása az agyalapi mirigy elülső és közbenső lebenyeiben történik. Peptidek keletkeznek belőle: ACTH. béta LIPOTROPIN. N-terminális peptid. ACTH:

1. alfa-MELANOCITA-stimuláló hormon (MSH) (köztes lebeny).

2. KORTIKOTROPIN-SZERŰ PEPTID. Béta-LIPOTROPIN:

1. béta-ENDORFINOK: alfa-ENDORFINOK, gamma-ENDORFINOK.

2. Alfa-LIPOTROPIN.

3. Béta-MSH.

N-terminális PEPTID: gamma-MSH.

Az ACTH egy 39 aminosavból álló polipeptid. A célsejtek a mellékvesekéreg sejtjei. Stimulálja a mellékvesekéreg szteroidok szintézisét a koleszterinből a CAMP-n keresztül.

Az ADENILÁT-CIKLÁZ növekszik a zsírszövetben.

A LIPOLYSIS ® IVF ® ACETYL-COA ® KOLESZTERIN fokozódik

SZTEROID HORMONOK.

Az ACTH serkenti a pentóz ciklus folyamatait, és a NADH2 szállítója. Fokozza a fehérje és a nukleinsav szintézisét a mellékvesékben. A HIPERSZEKRECIÓ CUSHING-szindróma formájában nyilvánul meg:

1. fokozott pigmentáció,

2. negatív nitrogénmérleg, nitrogén, kálium, foszfor felszabadulása.

3. nátrium-visszatartás a szervezetben (ödéma, megnövekedett vérnyomás).

A béta-LIPOTROPIN fokozza a lipolízist.

Az agyalapi mirigyben lévő béta-ENDORPHINOK kötődnek és inaktívak. A hipotalamuszban és a központi idegrendszerben aktívvá válnak, és neuromediátorok és transzmitterek szerepét töltik be. Csökkentse a fájdalomérzékenységet. Fontos szerepet játszik az érzelmi állapotokban. Az MSH ​​serkenti a melanin képződését.

A HIPAFILIS GYPOSIS HORMONAI.

1. Vazopresszin (ADH).

2. Oxitocin.

A hipotalamusz magjaiban képződnek. Ciklikus NANAPEPTIDEK (9

aminosavak)

ADH: célsejtek - erek sejtjei, disztális csavart tubulusok és

a vesék gyűjtőcsatornái. Növeli a víz reabszorpcióját a vesékben. A TsAMP-on keresztül működik.

HYPOSECRECTION – diabetes insipidus.

OXYTOCIN: célsejtek - a méh fő myocytái, az emlőmirigyek sejtjei. Növeli

méhösszehúzódás és tejelválasztás. Szülés ösztönzésére szolgál.

25. sz. előadás.

Jelző molekulák (folytatás).

1. A PAJZSMIRIGY ÉS A MELLÉKPAJZSMIRIGY HORMONAI.

2. A hasnyálmirigy hormonjai.

3. MELLÉKVESE HORMONOK.

PAJZSMIRIGYHORMONOK: A pajzsmirigy 3 hormont szintetizál és választ ki:

1. TRIJÓDTIRONIN (TZ).

2. TETRAJODOTIRONIN (T4).

3. KALYDITONIN.

A trijódtironint és a tetrajódtironint a tirozin aminosavból szintetizálják, amely a tiroglobulinban található. Normalizálódik a 3-MONOJODOTIROZIN, 3,5-DIIODOTIROZIN, TETRAJODOTIRONIN képződésével.

A COOH és NH2 csoportokon keresztül a tiroxin beépül a tiroglobulin szerkezetébe. Két tiroxin molekulát egy kondenzáló enzim köt össze. A jodid szükséges a tiroxin szintéziséhez. A jód jodiddá alakulása oxidációval történik a THYROPEROXIDASE segítségével. A pajzsmirigyhormonok szintézise a tiroglobulin összetételében történik. Szabad formájukban a mirigyből származó hormonok a tiroglobulin hidrolízise után szabad T3 és T4 képződésével szabadulnak fel a vérbe. Ez a folyamat stimulálja az agyalapi mirigy TSH-ját. A jódionok gátolják a tiroglobulin lebomlását. azok. egyrészt a jódionok szükségesek a tiroglobulin szintéziséhez, másrészt feleslegben gátolják annak hidrolízisét. Ezért a KI-t hyperthyreosis kezelésére használják. A T3 és T4 rosszul oldódik vízben, és a tiroxinkötő globulin (TBG) szállítja a vérben. BAN BEN klinikai gyakorlat Nagyon érdekes a szabad T3 és T4 meghatározása.

A pajzsmirigyhormonok hatásmechanizmusa.

Mert hidrofóbok. könnyen áthatolnak a sejtmembránon. A receptorok a sejt belsejében találhatók, főleg a sejtmagban, egy kis részben a citoplazmában. A receptorok affinitása a T3-hoz 10-szer nagyobb, mint a T4-hez, annak ellenére, hogy több T4 képződik. A sejtmagokban található receptor egy nem hiszton kromatin fehérje. AZ ANYAGCSERE HATÁSA.

1. A szövetek fokozott oxigénfelvétele, kivéve az agyat, a retikulo-epiteliális rendszert és az ivarmirigyeket.

2. A nátrium-kaltát ATPáz aktivitása nő, míg az ATP szintje csökken.

3. A fehérjeszintézis fokozódik, a pozitív nitrogén egyensúly a hormonok élettani koncentrációjának hatása. A pajzsmirigyhormonok koncentrációjának növekedésével a fehérjeszintézis csökken, és negatív nitrogénegyensúly figyelhető meg.

4. Növeli a növekedési hormon gén transzkripcióját. PAJZSMIRIGY MŰKÖDÉS ZAVARAI.

HIPOFUNKCIÓ (HYPOTHYROID):

1. A kreténizmus gyermekeknél fordul elő, ami a következőkben nyilvánul meg:

Megrekedt;

Hátul be fizikai fejlődés;

Szellemi retardációban.

2. Felnőtteknél MIXDEMA (nyálkahártya-ödéma) fordul elő:

a glikoproteinek lebontása csökken; fokozott onkotikus nyomás; szöveti duzzanat.

3. Az ENDEMIC GITTER olyan régiókban fordul elő, ahol a vízben és az élelmiszerekben nincs jód. A mirigyszövet térfogata csökken, de magának a mirigynek a térfogata növekszik miatt kötőszöveti. A HIPERFUNKCIÓ (HYPERTHYROIDOSIS) megnyilvánul:

Fokozott izzadás.

Exophthalmos.

Fokozott oxidatív folyamatok.

Megnövekedett testhőmérséklet.

Fogyás stb.

A KALCITONIN egy polipeptid, amelyet a pajzsmirigy K-sejtjei szintetizálnak. Csökkenti a kalciumszintet a vérben.

A MELLÉKPAJZSMIRIGY HORMONAI.

Szintetizálja a PARATHORMON (mellékpajzsmirigy hormon) PTH-t. Ez egy 84 aminosavból álló peptid. Növeli a kalciumszintet a vérben:

1. serkenti a kalcium és foszfor felszabadulását a csontokból a vérbe,

2. fokozza a kalcium reabszorpcióját a vesékben,

3. serkenti a D3-vitaminból a kalcitriol hormon képződését a vesében, ami serkenti a kalcium felszívódását a belekben.

A HASNYÁGYI HORMONOK.

A hasnyálmirigy egy vegyes mirigy, amely endokrin és exokrin funkciókat lát el. Az endokrin funkciót a Langerhans-szigetek látják el. Négyféle sejt által 4 hormont termelnek:

1. Az inzulin (70%) a B-sejtekben szintetizálódik.

2. A GLUCAGON (25%) szintetizálódik az A sejtekben.

3. A SZOMATOSTATIN (5%) a D-sejtekben szintetizálódik.

4. A PANCREATIC POLIPEPTID F-sejtekben szintetizálódik. Az inzulin egy peptid, amely 51 aminosavból áll két láncban.

A PRINSULIN 84 AK-ból áll.

Feldolgozás: PROINSULIN ® INSULIN + C-PEPTIDE

A klinikán meghatározzák az inzulin és a C-peptid mennyiségét. AZ INzulin HATÁSMECHANIZMUS.

Célsejtek: májsejtek, myocyták, zsírszövet.

A receptorok a CPM felületén helyezkednek el, mert Az inzulin nem juthat be a sejtekbe anélkül, hogy érintkezne vele

receptor. Előfordulhat a receptor internalizáció jelensége, i.e. behatolás

az inzulin-receptor komplex bejutása a sejtbe az endocitózis és az azt követő pusztulás révén. Hogy.

az inzulinreceptorok száma csökken. Ez a jelenség az inzulin előfordulásával jár

független diabetes mellitus. AZ ANYAGCSERE HATÁSA:

1. Szénhidrát anyagcsere:

Ez az egyetlen hormon, amely csökkenti a vércukorszintet azáltal, hogy fokozza a glükóz szállítását a zsír- és izomszövetsejtek membránján keresztül. A májban a glükóz könnyen behatol a hepatocitákba a vérben és a sejtekben való koncentrációjának különbsége miatt. De a májban az inzulin növeli a GLCJOKINASE enzim aktivitását, amely katalizálja a glükóz glükóz-6-foszfáttá történő átalakulását. Növeli a glikolízis folyamatok aktivitását.

Növeli a GLUKOGÉN SZINTETÁZ enzim aktivitását (glikogén szintézis). Csökkenti a glükóz-6-foszfatáz aktivitását, amely katalizálja a glükóz-6-foszfát glükózzá való átalakulását.

Az inzulin szükséges a glükóz felszívódásához.

2. LIPID-ANYAGCSERE:

Gátolja a lipolízist.

Stimulálja a szénhidrátokból származó lipogenezist.

3. Fehérje anyagcsere:

Serkenti a fehérjeszintézist.

Serkenti az aminosavak sejtbe jutását.

Gátolja a fehérjék lebomlását.

Aktiválja az átírási és fordítási folyamatot.

Serkenti a sejtproliferációt a fibroblaszt növekedési faktor, a vérlemezke növekedési faktor, az epidermális növekedési faktor szekréciójának növelésével. Az inzulinhiány diabetes mellitus formájában nyilvánul meg.

1. Az inzulinfüggő diabetes mellitus az inzulinszekréció károsodásával jár (genetikai rendellenességek, hasnyálmirigy-károsodás). 10%-ban fordul elő.

2. Inzulinfüggetlen diabetes mellitus - az inzulinreceptorok számának csökkenése az internalizáció következtében. 90%-ban fordul elő.

Hajlamosító tényező az elhízás. Klinikai megnyilvánulások:

1. sejtéhezés a HIPERGLIKÉMIA hátterében,

2. POLIFÁGIA

3. POLIDÉPIA,

4. GLUCOSURIA (több mint 10 mmol/l),

5. POLIÚRIA,

6. KETOSIS - a ketontestek növekedése (az ACETIL-COA nem oxidációja miatt),

7. KETOACIDÓZIS (diabetikus kóma).

A GLUCAGON egy 29 aminosavból álló polipeptid.

A CSELEKVÉS MECHANIZMUSA.

Célsejtek: hepatociták.

A receptorok a sejtmembrán felszínén helyezkednek el. Ciklikus AMP-n keresztül hat.

Aktiválja a foszforiláz B átalakulását foszforiláz A-vá, ami glikogént eredményez

lebomlik és glükóz keletkezik.

AZ ANYAGCSERE HATÁSA:

1. Növeli a glükóz koncentrációját a vérben,

2. Erősíti a glükoneogenezis folyamatait,

3. Növeli a lipolízis intenzitását.

A SZOMATOSTATIN egy 14 aminosavból álló peptid. Elnyomja mások oktatását

hasnyálmirigy hormonok.

A PANCREATIC POLIPEPTID funkciója nem teljesen ismert.

MELLÉKVESE HORMONOK.

1. Agyréteg

A) A tirozin aminosavból adrenalin (hormon) képződik.

B) Norepinefrin (neurotranszmitter).

Ezek stresszhormonok. Akciójuk közel van.

A CSELEKVÉS MECHANIZMUSA.

Célsejtek: máj, vázizmok, szív, nyálmirigyek, méh sejtjei.

A receptorok a membránok felületén helyezkednek el. A közvetítő a TsAMP, amely

aktiválja a protein kinázt.

AZ ANYAGCSERE HATÁSA.

1. Növeli a vércukorszintet.

2. Az adrenalin nemcsak a májra hat, hanem az izmokra is, ahol a glükózból tejsav képződik.

3. A lipolízis erősítése.

4. Növekszik a nem észterezett zsírsavak tartalma.

5. Növeli a vérnyomást, pulzusszámot stb.

2. Cortex (több mint 30 szteroid)

1. GLUKOKORTIKOIDOK (kortikoszteron, kortizol, kortizon).

A kortizol, a CIKLOPENTÁN-HIDROFENANTRÉN származéka a legfontosabb szerepet tölti be az emberi szervezetben.

2. MINERALOKORTIKOIDOK (aldoszteron).

A CSELEKVÉS MECHANIZMUSA.

A hatásmechanizmus citoszol (áthatol a membránon). A receptorok a sejt belsejében találhatók. A hormon ® gén ® fehérje elvén működnek. A májban és a vesében a fehérjeszintézis fokozódik; nyirokszövetben, kötőszövetben, vázizmokban - gátolják a fehérjeszintézist.

AZ ANYAGCSERE HATÁSA.

1. Glükokortikoidok:

Növeli a glükoneogenezist,

Növelje a glikogén szintézist

Fokozza a lipolízist

Növeli a ketontestek képződését

Csökkentik az antitestek szintézisét, így gyulladáscsökkentő antiallergiás hatást fejtenek ki.

2. Mineralokortikoidok:

Növeli a nátrium membránon keresztüli szállítását,

A nátrium és a klór megtartása a szervezetben,

Csökkentse a szervezet káliumtartalmát.

A kortikális hormonok elégtelensége ADDISON-kórhoz vezet:

A bőr pigmentációja,

HIPERKALÉMIA,

HIPOTENZIÓ,

Csökkentett ellenállás a stresszel szemben.

1. A VITAMINOK FOGALMA, OSZTÁLYOZÁSA.

2. A VITAMINÓZIS, HIPO- ÉS HIPERVITAMINÓZIS FOGALMA.

3. ZSÍROLDHATÓ A, D VITAMINOK.

A tudományos vitaminológia megjelenése a 19. századra nyúlik vissza. MAGENDIE francia patológus állapította meg elsőként, hogy a fiatal állatok normális növekedéséhez csak az alapvető életfenntartó anyagok nem elegendőek. LUNIN orosz orvos egy állatokon végzett kísérletében megállapította, hogy a kazeinnel, zsírokkal, laktózzal, vízzel és ásványi sókkal táplált állatok megbetegedtek és elpusztultak, ellentétben a friss tejjel etetett állatokkal.

1911-ben tudós ALAP izolált és kristályosodott nitrogén tartalmú anyag, amely kísérleti beriberit kezelt. Ezt az anyagot VITAMIN-nak (élet aminjának) nevezte.

A vitaminok alacsony molekulatömegűek szerves vegyületek különböző szerkezetűek, amelyek szintézise hiányzik vagy korlátozott a szervezetben. A vitaminok tulajdonságai:

1. nem vagy nem megfelelő mennyiségben szintetizálódnak a szervezetben;

2. nem látnak el plasztikus funkciót, pl. ők nem szerkezeti komponens sejtek;

3. nem töltenek be energetikai funkciót;

Kapcsolódó információ.

FejezetIV.10.

Mátrix bioszintézis

Tovább korai szakaszaiban az egyik dezoxiribonukleinsav (DNS) szintézisének vizsgálata egy másik DNS-ből származó információ felhasználásával, majd a ribonukleinsav (RNS) a DNS-ben tárolt információk felhasználásával, majd a fehérjeszintézis a hírvivő RNS-ből származó információk felhasználásával összehasonlították ezeket a szekvenciális leolvasási folyamatokat nyomdai mátrixokból nyomtat. Ezért a nukleinsavak (NA-k) segítségével programozott biopolimerek új láncainak összeállításának folyamatát ún. mátrix bioszintézis , és maguk az NA molekulák, amelyeket a mátrix bioszintézisében programként használnak, mátrixok. De célszerűbb lenne összehasonlítani az NK információhordozót egy magnóval, amelyre az információt rögzítik, vagy egy floppy lemezzel.

Minden élő szervezetben DNS a genetikai információ elsődleges hordozója. Ez azt jelenti, hogy a sejt életéhez és a különféle külső hatásokra adott válaszreakciók teljes programja a DNS-molekula szerkezetébe van írva nukleotidszekvencia formájában.

A prokariótákban (prenukleáris szervezetekben) az összes örökletes információ egyetlen, több millió nukleotidpárból álló, körkörös DNS-molekulán található. Néha az információ egy része több kis, körkörös DNS-plazmidban található.

Az eukariótákban (a sejtmaggal rendelkezőkben) a DNS főként kromoszómákban koncentrálódik. Minden kromoszóma egy kétszálú DNS-t tartalmaz, amelynek mérete eléri a több száz millió nukleotidpárt. Viszonylag kicsi DNS-molekulák találhatók a mitokondriumokban. A mitokondriális RNS és a mitokondriális fehérjék szintéziséhez szükségesek. Egy kétszálú molekula aszerint épül fel a komplementaritás elve . Vagyis amikor a négy NC mindegyike inkább kölcsönhatásba lép (hidrogénkötéseket hoz létre) a három lehetséges NC-ből csak egy NC-vel. Így az adenin az O-H kötéseken keresztül csak a timinnel lép kölcsönhatásba ( NÁL NÉL ), és a guanint citozinnal ( G-C ).

A sejtekben a polipeptidlánc (DNS, RNS vagy fehérje) szintézise három fő szakaszból áll: iniciáció, megnyúlás és termináció.

Megindítás, inicializálás - kötések kialakulása a létrejövő polimerlánc monomer egységei között. Ezután a monomer csatlakozik a kapott dimerhez, trimerhez, tetramerhez stb. - ez már nyúlás.

Megnyúlás - a következő monomer összekapcsolása növekvő polimerlánccal. Ez a folyamat a polimeráz enzim aktív helyén megy végbe. Ekkor a polimernek az a része, amelyhez a monomer csatlakozott, kimozdul az enzim aktív centrumának zónájából – ez egy folyamat transzlokációk.

Felmondás - polimer összeszerelés befejezése. Ebből a célból van egy bizonyos szakasz a mátrixon - egy terminátor (az információi alapján lehetetlen kiválasztani a kívánt monomert).

A DNS részvételével végbemenő összes folyamat két típusra osztható:

1) DNS-en rögzített információk felhasználásával RNS-molekulák, majd sejtfehérjék szintetizálására

2) DNS-molekulák megőrzése, szaporodása és információtartalmának változása

Minden, a DNS-re felvett műsor sokszor olvasható.

A DNS azon képessége, hogy láncaiban tetszőleges nukleotidszekvenciával képes pontosan megduplikálódni, benne rejlik abban az elvben is, hogy a DNS-t kettős szálú szerkezet formájában, kölcsönösen komplementer szekvenciákkal hozzuk létre. Ez azt jelenti, hogy mindegyik lánc teljes információt tartalmaz az ellentétes lánc szerkezetéről. Amikor a kettős szálú DNS szétválik, minden szál képes egy másik szálat reprodukálni – ez egy folyamat replikáció. Enzimek részvételével valósul meg DNS polimerázok . A templát DNS szintézis két fő funkciót lát el: DNS replikáció (duplázódás), azaz. az eredeti mátrixláncokkal komplementer új leányláncok szintézise, ​​és javítás (javítás) DNS, ha az egyik szál sérült. De a javítás nem mindig képes helyreállítani az eredeti DNS-struktúrát, és a replikációs folyamat a sérült DNS-szálból megy végbe. Ebben az esetben a károsodás öröklődése következik be - mutáció.

A DNS polimerázok katalizálják az ATP, GTP, CDP, TDP dezoxiribonukleotid fragmentumainak átvitelét a növekvő vagy regenerálódó DNS-lánc hidroxicsoportjába. Vagyis a DNS polimerázok a transzferázok osztályába tartoznak. A kettős szálú DNS-hélix feltekercselését a DNS-polimerázok eléréséhez két enzim végzi: helicase És DNS topoizomeráz .

A replikáción, javításon és mutáción kívül a DNS is áteshet homológ rekombináció . Két, az elsődleges szerkezetükben egymáshoz közel álló, a közelben található DNS-molekula négyszálú szerkezetté egyesül. Ebben az esetben a szomszédos területek töredékeket cserélnek. A rekombináció nem hoz létre új géneket, hanem a folyamat eredményeként új tulajdonságkombinációk jönnek létre, amelyek a természetes szelekció során igen jelentősek lehetnek.

A DNS programozza az enzimeket RNS polimerázok , amelyek a programozó DNS-láncok egyikével komplementer szekvenciájú nukleotidokból új RNS-molekulák szintézisét katalizálják. Ezt a folyamatot ún átírás (olvasás). A végeredmény a hírvivő, riboszómális és transzport RNS-ek képződése. A kialakult RNS-lánc - az elsődleges transzkriptum - még nem kész RNS, és további átalakulások - feldolgozás - sorozaton megy keresztül (egy vagy több nukleotid hasítása, vagy fordítva, addíció, de a DNS-ből származó információ nélkül). Az RNS szintézise a DNS nagyon specifikus szakaszaiból és nagyon meghatározott időpontban kezdődik. Ehhez a DNS-en vannak olyan területek, amelyekhez RNS-polimerázok és szabályozó molekulák kapcsolódnak. Ezeket a régiókat nem olvassák be, és nem átírtnak nevezik.

Templát RNS bioszintézis ( átírás) RNS-polimeráz enzimek részvételével hajtják végre. Ez az enzim ugyanolyan típusú reakciót katalizál, mint a DNS-polimeráz (nukleozid-trifoszfát átvitele egy RNS-szálra), de a TDP szubsztrát helyett UTP-t használnak. A transzkripció templátja kétszálú DNS. Az RNS-polimeráz aktív központja közelében a kettős szálú hélix feltekerődik, és az enzim a DNS-szálból kiolvasott információk alapján RNS-láncot alkot. Az RNS a komplementaritás elve szerint épül fel azzal a különbséggel, hogy timin helyett uracilt és nukleozidokat használnak, amelyek dezoxiribóz helyett ribózt tartalmaznak.

Az iniciáció a DNS-mátrix egy szigorúan meghatározott területén történik, ezt nevezik promóter , és ezzel jön létre az RNS-polimeráz aktív centrumának specifikus kölcsönhatása. Ezt követően kezdődik az RNS-lánc szintézise. A DNS sok ilyen promotert tartalmaz, és ha az RNS polimeráz körülményei megváltoznak, egy másik promoterhez kapcsolódhat. Így amikor a hőmérséklet 2,0-3,0 °C-kal a fiziológiás szint fölé emelkedik, az RNS-polimeráz a promóterhez kötődik, amelyről elkezdi leolvasni a speciális védőfehérjék - HSP-k - szintéziséhez szükséges információkat.

Az újonnan szintetizált RNS még nem áll készen arra, hogy betöltse funkcióját, és számos átalakuláson megy keresztül - feldolgozás. Számos enzim vesz részt benne. Tehát gyakran az RNS-láncot több rövidebbre kell vágni, vagy le kell vágni a végeit, eltávolítva a felesleges nukleotidokat - ez megtörténik RNázok . A transzkripciós folyamat számos biológiailag aktív anyag, például antibiotikumok és toxinok alkalmazási pontja. Így a rifampicin antibiotikum blokkolja a prokarióták RNS-polimerázainak és a gombagomba toxinjának hatását.a-amanitin - eukarióták RNS-polimeráza. Ez számos létfontosságú fehérje mRNS szintézisét gátolja.

Az RNS-re vonatkozó információk szerinti fehérje bioszintézist nevezzük adás (terjedés). Összetett szupramolekuláris struktúrákon - riboszómákon - fordul elő, amelyek riboszomális RNS-ből és fehérjékből épülnek fel. Az új polipeptidláncok összeállításához szükséges AA-kat a riboszómákba juttatják tRNS-ek részvételével, amelyek mindegyike egy AK-t köt. A polipeptidlánc összeállítása az mRNS-en található információk szerint történik. Az mRNS-láncban az egyes AK-k információi három nukleotid kombinációjaként vannak felírva (például UUU vagy UUC-fenilalanin, AUG-metionin). Ezeket a trinukleotidokat ún kodonok . A riboszómákon az mRNS kodon és a tRNS antikodon kölcsönhatása lép fel. A tRNS antikodonja is egy trinukleotid, maga a tRNS pedig juharlevél (vagy kereszt) alakú. A riboszóma kis alegységén van egy hely, ahol az mRNS kodon kölcsönhatásba lép a tRNS antikodonnal - ez a dekódoló régió. A polipeptidlánc szintézisének beindítása két tRNS-maradék kölcsönhatásával kezdődik, amelyek közül az egyik a metionin aminosavat hordozza (általában itt kezdődik minden). A kiválasztott AK átkerül az egyik tRNS-ből a tRNT-be, amelyből a fehérjelánc szintézise kezdődik. A riboszóma azon szakasza, ahol ez az átvitel megtörténik, a peptidil-transzferáz enzimet tartalmazza, amely a riboszóma nagy alegységén található. A tRNS molekula egyidejűleg két alegységen helyezkedik el. Különféle AA-k fokozatosan kapcsolódnak a kezdeti tRNS-molekulához (metioninnal) peptidkötésen keresztül, amíg az mRNS-en terminációs helyet nem találunk. Ezzel befejeződik a polipeptid szintézise.

A riboszómák, mint az RNS-polimerázok, számos antibiotikum hatáspontjai, például a sztreptomicin a prokarióta riboszóma kis alegységéhez, a kloramfinekolhoz kötődik - a peptidil-transzferáz aktív központja közelében lévő nagy alegységhez. Ebben az esetben a bakteriális fehérjeszintézis gátolt és nem változik állatokban.

HIVATKOZÁSOK A FEJEZETHEZ IV .10.

1. Byshevsky A. Sh., Tersenov O. A. Biokémia az orvos számára // Jekatyerinburg: Uralsky Rabochiy, 1994, 384 pp.;

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Jó munka az oldalra">

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

közzétett http://www.allbest.ru/

1. Template szintézis reakciók

Az élő rendszerekben ismeretlen reakciók élő rendszerekben fordulnak elő. élettelen természet-- mátrix szintézis reakciók.

A „mátrix” kifejezés a technológiában az érmék, érmek és tipográfiai betűtípusok öntésére használt formára utal: az edzett fém pontosan visszaadja az öntéshez használt forma minden részletét. A mátrixszintézis olyan, mint a mátrixra öntés: az új molekulák pontosan a meglévő molekulák szerkezetében lefektetett terv szerint szintetizálódnak.

A mátrixelv a sejt legfontosabb szintetikus reakcióinak, például a nukleinsavak és fehérjék szintézisének alapja. Ezek a reakciók biztosítják a monomer egységek pontos, szigorúan meghatározott sorrendjét a szintetizált polimerekben.

Itt a monomerek irányított összehúzódása történik a sejt egy meghatározott helyére - olyan molekulákra, amelyek mátrixként szolgálnak, ahol a reakció végbemegy. Ha az ilyen reakciók a molekulák véletlenszerű ütközésének eredményeként mennének végbe, végtelenül lassan mennének végbe. Az összetett molekulák szintézise a templát elvén gyorsan és pontosan történik.

A mátrix szerepét a mátrixreakciókban a DNS vagy RNS nukleinsavak makromolekulái játsszák.

Azok a monomer molekulák, amelyekből a polimert szintetizálják - nukleotidok vagy aminosavak - a komplementaritás elvének megfelelően, szigorúan meghatározott, meghatározott sorrendben helyezkednek el és rögzítik a mátrixon.

Ezután a monomer egységeket „térhálósítja” egy polimer láncba, és a kész polimer kiszabadul a mátrixból.

Ezt követően a mátrix készen áll egy új polimer molekula összeállítására. Nyilvánvaló, hogy ahogy egy adott formára csak egy érme vagy egy betű önthető, úgy egy adott mátrixmolekulára is csak egy polimert lehet „összerakni”.

Mátrix reakció típusa -- sajátos jellemzőélő rendszerek kémiája. Ők az alapok alapvető tulajdonság minden élőlény közül – a saját fajtáját szaporító képességét.

A mátrix szintézis reakciói a következők:

1. DNS-replikáció - a DNS-molekula önmegkettőzésének folyamata, amelyet enzimek irányítása alatt hajtanak végre. A hidrogénkötések felszakadása után kialakuló DNS-szálak mindegyikén egy leány-DNS-szál szintetizálódik a DNS-polimeráz enzim részvételével. A szintézis anyaga a sejtek citoplazmájában jelenlévő szabad nukleotidok.

A replikáció biológiai értelme az örökletes információ pontos átvitelében rejlik az anyamolekulától a leánymolekulákig, ami általában a szomatikus sejtek osztódása során megy végbe.

Egy DNS-molekula két komplementer szálból áll. Ezeket a láncokat gyenge hidrogénkötések tartják össze, amelyeket enzimek képesek felbontani.

A molekula képes önmegkettőzésre (replikációra), és a molekula minden régi felén egy új fele szintetizálódik.

Ezenkívül egy DNS-molekulán mRNS-molekula szintetizálható, amely azután a DNS-ből kapott információt a fehérjeszintézis helyére továbbítja.

Az információátadás és a fehérjeszintézis mátrixelv szerint zajlik, hasonló a nyomda működéséhez a nyomdában. A DNS-ből származó információkat sokszor lemásolják. Ha a másolás során hibák lépnek fel, az minden további másolaton megismétlődik.

Igaz, bizonyos hibák az információk DNS-molekulával történő másolásakor kijavíthatók - a hibák kiküszöbölésének folyamatát javításnak nevezik. Az információátadás folyamatában az első reakció a DNS-molekula replikációja és új DNS-láncok szintézise.

2. transzkripció - az i-RNS szintézise a DNS-en, a DNS-molekulából származó információ eltávolításának folyamata, amelyet egy i-RNS-molekula szintetizál.

Az I-RNS egyetlen láncból áll, és a komplementaritás szabályának megfelelően DNS-en szintetizálódik egy olyan enzim részvételével, amely aktiválja az i-RNS molekula szintézisének kezdetét és végét.

A kész mRNS molekula a citoplazmába riboszómákra kerül, ahol megtörténik a polipeptid láncok szintézise.

3. transzláció - fehérjeszintézis mRNS-sé; az mRNS nukleotid szekvenciájában lévő információnak a polipeptid aminosav-szekvenciájává történő fordításának folyamata.

4. RNS vagy DNS szintézise RNS-vírusokból

Így a fehérje bioszintézis a plasztikus csere egyik fajtája, amelynek során a DNS-génekben kódolt örökletes információ a fehérjemolekulák egy meghatározott aminosav-szekvenciájába valósul meg.

A fehérjemolekulák lényegében egyedi aminosavakból álló polipeptidláncok. De az aminosavak nem elég aktívak ahhoz, hogy önmagukban egyesüljenek egymással. Ezért az aminosavakat aktiválni kell az egymással való összekapcsolódás és a fehérjemolekula kialakítása előtt. Ez az aktiválás speciális enzimek hatására történik.

Az aktiválás következtében az aminosav labilisabbá válik, és ugyanazon enzim hatására a t-RNS-hez kötődik. Mindegyik aminosav egy szigorúan specifikus t-RNS-nek felel meg, amely megtalálja „saját” aminosavát, és továbbítja a riboszómába.

Következésképpen különböző aktivált aminosavak lépnek be a riboszómába, kapcsolódnak a tRNS-eikhez. A riboszóma olyan, mint egy szállítószalag, amely fehérjeláncot állít össze a bejutott különböző aminosavakból.

A t-RNS-sel egyidejűleg, amelyen az aminosav „ül”, a riboszóma „jelet” kap a DNS-től, amely a sejtmagban található. Ennek a jelnek megfelelően egy vagy másik fehérje szintetizálódik a riboszómában.

A DNS fehérjeszintézisre gyakorolt ​​irányító hatása nem közvetlenül, hanem egy speciális közvetítő - mátrix vagy hírvivő RNS (m-RNS vagy i-RNS) segítségével történik, amely a DNS hatására szintetizálódik a sejtmagban, így összetétele a DNS összetételét tükrözi. Az RNS-molekula olyan, mint a DNS-forma öntvénye. A szintetizált mRNS bejut a riboszómába, és mintegy tervet közvetít ennek a szerkezetnek - hogy a riboszómába kerülő aktivált aminosavakat milyen sorrendben kell összekapcsolni, hogy egy bizonyos fehérje szintetizálódjon. Ellenkező esetben a DNS-ben kódolt genetikai információ az mRNS-be, majd a fehérjébe kerül.

Az mRNS-molekula belép a riboszómába és összevarrja azt. Ennek a jelenleg a riboszómában található szegmense, amelyet egy kodon (triplet) határoz meg, egészen specifikusan kölcsönhatásba lép egy hozzá szerkezetileg hasonló triplettel (antikodon) a transzfer RNS-ben, amely az aminosavat a riboszómába juttatta.

A transzfer RNS aminosavával megközelíti az mRNS specifikus kodonját, és összekapcsolódik vele; egy másik, eltérő aminosavval rendelkező t-RNS-t adunk az i-RNS következő szomszédos szakaszához, és így tovább, amíg az i-RNS teljes láncát le nem olvassuk, amíg az összes aminosav a megfelelő sorrendben redukálódik, és fehérjét képez. molekula.

A tRNS pedig, amely az aminosavat a polipeptidlánc egy bizonyos részére szállította, megszabadul az aminosavától, és elhagyja a riboszómát. mátrix sejt nukleinsav gén

Ezután ismét a citoplazmában a kívánt aminosav csatlakozhat hozzá, és ismét átkerülhet a riboszómába.

A fehérjeszintézis folyamatában nem egy, hanem több riboszóma - poliriboszóma - vesz részt egyidejűleg.

A genetikai információ átvitelének fő szakaszai:

szintézis DNS-en, mint mRNS-templáton (transzkripció)

polipeptid lánc szintézise a riboszómákban az mRNS-ben foglalt program szerint (transzláció).

A szakaszok minden élőlény számára univerzálisak, de e folyamatok időbeli és térbeli kapcsolatai a pro- és az eukariótákban eltérőek.

Az eukariótákban a transzkripció és a transzláció térben és időben szigorúan elválik egymástól: a sejtmagban a különböző RNS-ek szintézise megy végbe, ami után az RNS-molekuláknak a magmembránon áthaladva kell elhagyniuk a sejtmagot. Az RNS-ek ezután a citoplazmában a fehérjeszintézis helyére, a riboszómákba kerülnek. Csak ezután jön a következő szakasz - a műsorszórás.

A prokariótákban a transzkripció és a transzláció egyszerre történik.

Így a fehérjék és az összes enzim szintézisének helye a sejtben a riboszómák - ezek olyanok, mint a fehérje „gyárak”, mint egy összeszerelő műhely, amely megkapja az összes szükséges anyagot a fehérje polipeptidláncának aminosavakból történő összeállításához. A szintetizált fehérje természete az i-RNS szerkezetétől, a benne lévő nukleoidok elrendeződésének sorrendjétől függ, az i-RNS szerkezete pedig a DNS szerkezetét tükrözi, így végső soron a fehérje specifikus szerkezete, pl. a különböző aminosavak elrendeződésének sorrendje a DNS-ben, a DNS szerkezetétől függ a nukleoidok elrendeződésének sorrendje.

A fehérjebioszintézis kimondott elméletét ún mátrix elmélet. Ezt az elméletet mátrixnak nevezik, mivel a nukleinsavak olyan mátrixok szerepét töltik be, amelyekben a fehérjemolekulában lévő aminosavak szekvenciájára vonatkozó összes információt rögzítik.

A fehérje bioszintézis mátrix elméletének megalkotása és az aminosav kód megfejtése a 20. század legnagyobb tudományos vívmánya, a legfontosabb lépés a feltárás felé. molekuláris mechanizmusátöröklés.

Algoritmus a problémák megoldására.

1. típus: DNS önmásolása. Az egyik DNS-lánc a következő nukleotid szekvenciával rendelkezik: AGTACCGATACCTGATTTACG... Mi a nukleotid szekvenciája ugyanazon molekula második láncának? A DNS-molekula második szálának nukleotidszekvenciájának felírásához, ha az első szál szekvenciája ismert, elegendő a timint adeninnel, az adenint timinnel, a guanint citozinnal, a citozint guaninnal helyettesíteni. Egy ilyen csere után a következő szekvenciát kapjuk: TACTGGCTTATGAGCTAAAATG... 2. típus. Protein kódolás. A ribonukleáz fehérje aminosavláncának kezdete a következő: lizin-glutamin-treonin-alanin-alanin-alanin-lizin... Milyen nukleotidszekvenciával kezdődik az ennek a fehérjének megfelelő gén? Ehhez használja a genetikai kódtáblázatot. Minden aminosavhoz megtaláljuk a kódot a megfelelő nukleotidhármas formájában, és felírjuk. Ezeket a hármasokat egymás után a megfelelő aminosavak sorrendjében rendezve megkapjuk a hírvivő RNS egy szakaszának szerkezeti képletét. Általában több ilyen hármas van, a választás az Ön döntése szerint történik (de csak az egyik hármast veszik figyelembe). Ennek megfelelően több megoldás is lehet. ААААААААЦУГЦГГЦУГЦГААГ 3. típus. DNS-molekulák dekódolása. Milyen aminosav-szekvenciával kezdődik egy fehérje, ha a következő nukleotidszekvencia kódolja: ACGCCCATGGCCGGT... A komplementaritás elvét alkalmazva megtaláljuk a DNS egy adott szakaszán kialakult hírvivő RNS szakasz szerkezetét. molekula: UGCGGGUACCCGGCC... Ezután rátérünk a genetikai kód táblázatára, és minden egyes nukleotidhármasnál az elsőtől kezdve megtaláljuk és kiírjuk a megfelelő aminosavat: cisztein-glicin-tirozin-arginin-prolin-.. .

2. Jegyzetek biológiából 10. „A” osztályos témában: Fehérje bioszintézis

Cél: Az átírási és fordítási folyamatok bemutatása.

Nevelési. Mutassa be a gén, triplet, kodon, DNS kód, transzkripció és transzláció fogalmait, ismertesse a fehérje bioszintézis folyamatának lényegét.

Fejlődési. A figyelem, a memória fejlesztése, logikus gondolkodás. Téri képzelet tréning.

Nevelési. Munkakultúra előmozdítása az osztályteremben és mások munkája iránti tisztelet.

Felszerelés: Fehértábla, fehérjebioszintézis táblázatok, mágneses tábla, dinamikus modell.

Irodalom: tankönyvek Yu.I. Polyansky, D.K. Beljajeva, A.O. Ruvinszkij; „A citológia alapjai” O.G. Mashanova, „Biológia” V.N. Yarygina, „Genes and Genomes” Singer és Berg, iskolai füzet, N.D.Lisova tanulmányok. Kézikönyv a 10. évfolyamhoz „Biológia”.

Módszerek és módszertani technikák: történet beszélgetés elemekkel, bemutató, tesztelés.

	Teszt a lefedett anyag alapján. Ossza ki a papírlapokat és a tesztelési lehetőségeket. Minden füzet és tankönyv zárva van. 1 hiba a 10. kitöltött kérdésnél 10, a 10. kitöltetlen kérdésnél 9 stb.
	Írd le a mai óra témáját: Fehérje bioszintézis! A teljes DNS-molekula szegmensekre van osztva, amelyek egy fehérje aminosavszekvenciáját kódolják. Írd le: a gén a DNS-molekula egy része, amely információt tartalmaz az egyik fehérjében lévő aminosavak sorrendjéről.
	DNS kód. 4 nukleotidunk és 20 aminosavunk van. Hogyan hasonlíthatjuk össze őket? Ha 1 nukleotid 1 a/k-t kódolt, => 4 a/k; ha 2 nukleotid van - 1 a/k - (hány?) 16 aminosav. Ezért 1 aminosav 3 nukleotidot kódol - triplettet (kodont). Számolja meg, hány kombináció lehetséges? - 64 (ebből 3 írásjel). Elég és még túl is. Miért túlzás? 1 a/k 2-6 triplettel kódolható az információtárolás és -továbbítás megbízhatóságának növelése érdekében. A DNS-kód tulajdonságai. 1) A kód triplett: 1 aminosav 3 nukleotidot kódol. 61 triplett kódol a/k-t, egy AUG a fehérje kezdetét, 3 pedig az írásjeleket. 2) A kód degenerált - az 1 a/c 1,2,3,4,6 hármast kódol 3) A kód egyértelmű - 1 triplet csak 1 a/k 4) A kód nem fedi egymást - 1-től az utolsó triplettig a gén csak 1 fehérjét kódol 5) A kód folyamatos – a gén belsejében nincsenek írásjelek. Csak a gének között vannak. 6) A kód univerzális – mind az 5 királyságnak ugyanaz a kódja. Csak a mitokondriumokban különbözik a 4 hármas. Gondolkodj otthon, és mondd el, miért?
	Minden információt a DNS tartalmaz, de maga a DNS nem vesz részt a fehérje bioszintézisében. Miért? Az információt az mRNS-re másolják, és azon, a riboszómában, egy fehérje molekula szintézise megy végbe. DNS RNS fehérje. Mondja, vannak olyan szervezetek, amelyeknek fordított sorrendje van: RNS DNS?
	Bioszintézis faktorok: A DNS-génben kódolt információ jelenléte. Messenger mRNS jelenléte az információ továbbítására a sejtmagból a riboszómákba. Egy organellum - riboszóma jelenléte. Nyersanyagok elérhetősége - nukleotidok és légkondicionálás A tRNS jelenléte az aminosavak gyűjtőhelyre történő szállításához Enzimek és ATP jelenléte (miért?)
	Bioszintézis folyamata. Átírás. (megjelenítés a modellen) A nukleotid szekvencia átírása DNS-ről mRNS-re. Az RNS-molekulák bioszintézise a DNS-be a következő elvek szerint megy végbe: Mátrix szintézis Komplementaritások DNS és RNS A DNS-t egy speciális enzim segítségével szétválasztják, és egy másik enzim mRNS-t kezd szintetizálni az egyik szálon. Az mRNS mérete 1 vagy több gén. Az I-RNS elhagyja a sejtmagot a nukleáris pórusokon keresztül, és a szabad riboszómához kerül.
	Adás. A fehérjék polipeptidláncainak szintézise a riboszómán. Miután találtunk egy szabad riboszómát, az mRNS-t átvezetjük rajta. Az I-RNS AUG tripletként lép be a riboszómába. Egy riboszómában egyszerre csak 2 triplett (6 nukleotid) lehet jelen. A riboszómában vannak nukleotidjaink, most valahogy oda kell juttatnunk a légkondicionálást. Mit használ? - t-RNS-t. Nézzük a szerkezetét. A transzfer RNS-ek (tRNS-ek) körülbelül 70 nukleotidból állnak. Minden tRNS-nek van egy akceptor vége, amelyhez aminosav-oldallánc kapcsolódik, és egy adaptervég, amely az mRNS bármely kodonjával komplementer nukleotidhármast hordoz, ezért ezt a triplettet antikodonnak nevezik. Hányféle tRNS-re van szükség egy sejtben? A megfelelő a/k-t tartalmazó T-RNS megpróbál csatlakozni az mRNS-hez. Ha az antikodon komplementer a kodonnal, akkor egy kötés jön létre és jön létre, amely jelként szolgál a riboszóma mRNS-szál mentén történő mozgásához egy tripletten keresztül. Az a/c a peptidlánchoz kötődik, és az a/c-től felszabadult t-RNS bejut a citoplazmába, hogy egy másik hasonló a/c-t keressen. A peptidlánc így megnyúlik, amíg a transzláció véget nem ér, és a riboszóma leugrik az mRNS-ről. Egy mRNS több riboszómát is tartalmazhat (a tankönyvben, ábra a 15. bekezdésben). A fehérjelánc belép az ER-be, ahol másodlagos, harmadlagos vagy kvaterner szerkezetet kap. Az egész folyamat a tankönyvben látható, 22. ábra - otthon, keresse meg a hibát ezen a képen - kap 5) Mondd, hogyan mennek végbe ezek a folyamatok a prokariótákban, ha nincs magjuk?
	A bioszintézis szabályozása. Minden kromoszóma benne lineáris rend szabályozó génből és strukturális génből álló operonokra osztva. A szabályozó gén jele vagy a szubsztrát, vagy a végtermékek.
	1. Keresse meg a DNS-fragmensben kódolt aminosavakat! T-A-C-G-A-A-A-A-T-C-A-A-T-C-T-C-U-A-U- Megoldás: A-U-G-C-U-U-U-U-A-G-U-U-A-G-A-G-A-U-A- MET LEY LEY VAL ARG ASP Szükséges az mRNS egy fragmentumának összeállítása és triplettekre bontása. 2. Keresse meg a tRNS antikodonjait, amelyek a jelzett aminosavakat az összeállítási helyre szállítják. Meth, három, hajszárító, arg.
	Házi feladat 29. bekezdés.

Utóbbi mátrix reakciók a fehérje bioszintézis során diagram formájában ábrázolható:

1.opció

1. A genetikai kód az

a) rendszer az aminosavak sorrendjének rögzítésére egy fehérjében DNS-nukleotidok segítségével

b) egy DNS-molekula 3 szomszédos nukleotidból álló szakasza, amely egy adott aminosav fehérjemolekulában való elhelyezéséért felelős

c) az élőlények átviteli képessége genetikai információ a szülőktől az utódokig

d) genetikai információ olvasó egység

40. Minden aminosavat három nukleotid kódol – ez

a) sajátosság

b) hármas

c) degeneráltság

d) átfedés nélküli

41. Az aminosavakat egynél több kodon kódolja – ez az

a) sajátosság

b) hármas

c) degeneráltság

d) átfedés nélküli

42. Az eukariótákban egy nukleotid csak egy kodonban szerepel - ez

a) sajátosság

b) hármas

c) degeneráltság

d) átfedés nélküli

43. Bolygónkon minden élő szervezetnek ugyanaz a genetikai kódja – ez

a) sajátosság

b) egyetemesség

c) degeneráltság

d) átfedés nélküli

44. A három nukleotid kodonokra osztása tisztán funkcionális, és csak a transzlációs folyamat idején létezik

a) kód vessző nélkül

b) hármas

c) degeneráltság

d) átfedés nélküli

45. Szenz kodonok száma a genetikai kódban

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

...

Hasonló dokumentumok

Egy eukarióta gén szerkezetének, az aminosavak sorrendjének vizsgálata fehérjemolekulában. Templátszintézis reakciójának elemzése, DNS-molekula önduplikációjának folyamata, fehérjeszintézis mRNS-mátrixon. Az élő szervezetek sejtjeiben lezajló kémiai reakciók áttekintése.

bemutató, hozzáadva 2012.03.26


A nukleinsavak fő típusai. Felépítésük és szerkezetük jellemzői. A nukleinsavak jelentősége minden élő szervezet számára. Fehérjeszintézis a sejtben. A fehérjemolekulák szerkezetére vonatkozó információk tárolása, átvitele és öröklése. A DNS szerkezete.

bemutató, hozzáadva 2014.12.19


Meghatározás és leírás közös vonások transzláció, mint egy RNS-templátból történő fehérjeszintézis folyamata, amelyet riboszómákban hajtanak végre. A riboszóma szintézis sematikus ábrázolása eukariótákban. A transzkripció és a transzláció kapcsolódásának meghatározása prokariótákban.

bemutató, hozzáadva 2014.04.14


A DNS elsődleges, másodlagos és harmadlagos szerkezete. A genetikai kód tulajdonságai. A nukleinsavak felfedezésének története, biokémiai és fizikai-kémiai tulajdonságaik. Mátrix, riboszómális, transzfer RNS-t. A replikáció, az átírás és a fordítás folyamata.

absztrakt, hozzáadva: 2015.05.19


A nukleotidok lényege, összetétele, fizikai jellemzőik. A dezoxiribonukleinsav (DNS) reduplikációjának mechanizmusa, transzkripciója az örökletes információk RNS-be való átvitelével és a transzláció mechanizmusa ezen információk által irányított fehérjeszintézis.

absztrakt, hozzáadva: 2009.12.11


A nukleáris módszer alkalmazásának jellemzői mágneses rezonancia(NMR) nukleinsavak, poliszacharidok és lipidek tanulmányozására. Nukleinsavak fehérjékkel és biológiai membránokkal alkotott komplexeinek NMR vizsgálata. A poliszacharidok összetétele és szerkezete.

tanfolyami munka, hozzáadva 2009.08.26


Nukleotidok, mint nukleinsavak monomerei, funkcióik a sejtben és kutatási módszerek. Nitrogéntartalmú bázisok, amely nem szerepel a nukleinsavak között. A dezoxiribonukleinsavak (DNS) szerkezete és formái. A ribonukleinsavak (RNS) típusai és funkciói.

bemutató, hozzáadva 2014.04.14


A nukleinsavak kutatásának története. A dezoxiribonukleinsav összetétele, szerkezete és tulajdonságai. A gén fogalma és a genetikai kód. A mutációk és következményeik vizsgálata a szervezettel kapcsolatban. Nukleinsavak kimutatása növényi sejtekben.

teszt, hozzáadva 2012.03.18


Információk a nukleinsavakról, felfedezésük és elterjedésük történetéről a természetben. Nukleinsavak szerkezete, nukleotidok nómenklatúrája. A nukleinsavak funkciói (dezoxiribonukleinsav - DNS, ribonukleinsav - RNS). A DNS elsődleges és másodlagos szerkezete.

absztrakt, hozzáadva: 2014.11.26


Általános jellemzők sejtek: alak, kémiai összetétel, különbségek az eukarióták és a prokarióták között. A sejtszerkezet jellemzői különféle organizmusok. A sejt citoplazmájának intracelluláris mozgása, anyagcsere. A lipidek, szénhidrátok, fehérjék és nukleinsavak funkciói.

Mátrix szintézis

A genetikai anyag, a DNS önreprodukciós képessége (replikációja) az élő szervezetek szaporodásának, az örökletes tulajdonságok nemzedékről nemzedékre történő átvitelének és a zigótából egy többsejtű szervezet kifejlődésének alapja. Watson és Crick DNS-modellje azonnal betekintést nyújtott a DNS-duplikáció elvébe. Mivel a DNS-láncok mindegyike tartalmaz egy olyan nukleotidszekvenciát, amely komplementer a másik lánccal, azaz információtartalmuk azonos, teljesen logikusnak tűnt, hogy a DNS megkettőzésekor a láncok szétválnak, majd mindegyik lánc sablonként szolgál amelyhez egy új, azzal komplementer DNS-lánc épül. Ennek eredményeként két DNS-duplex képződik, amelyek mindegyike az eredeti DNS-molekula egy szálából és egy újonnan szintetizált szálból áll. Kísérletileg bebizonyosodott, hogy a félkonzervatív mechanizmus szerint pontosan ez a helyzet , DNS-replikáció történik.

Az alapelv egyszerűsége ellenére a replikációs folyamat összetett, és számos fehérje részvételét igényli. Ezeket a fehérjéket, mint az összes többit, a DNS-nukleotid szekvencia kódolja. Így egy kritikus visszacsatolási hurok jön létre az élethez: a DNS irányítja a DNS-t replikáló fehérjék szintézisét.

DNS polimerázok

A templát komplementer másolását a DNS-függő DNS-polimerázok vagy egyszerűen csak DNS-polimerázok végzik. A DNS-polimerázok a DNS-t egyszálú templáton, egy növekvő DNS-lánc fragmentumán szintetizálják. A DNS-polimerázok szekvenciálisan kiterjesztik a primer végét, lépésről lépésre további nukleotidokat adnak hozzá, és a következő nukleotid kiválasztását a primer végéhez kapcsolódva a templát határozza meg.

A következő nukleotid, a DNS-polimeráz szubsztrátja, a dezoxiribonukleozid-trifoszfát aktivált nagyenergiájú formájában lép be a reakcióba. Ebből a szempontból a DNS-szintézis minden más biopolimer szintézisére hasonlít: mivel a monomerek polimerré polimerizációja energetikailag kedvezőtlen, a monomerek mindig aktivált formában lépnek be a szintézis reakciójába. DNS szintézis esetén a következő nukleotid hozzáadása a primer végéhez az energiadús kötés hidrolízisével és a pirofoszfát eliminációjával jár együtt, ami a reakció egészét energetikailag kedvezővé teszi. A pirofoszfatáz jelenléte a sejtben biztosítja a pirofoszfát lebomlását, és gyakorlatilag visszafordíthatatlanná teszi a reakciót. A polimerizáció során a primer 3"-os vége mindig növekszik, azaz a szintézis 5" → 3" irányban megy végbe: a primer terminális nukleotidjának 3"-OH csoportja megtámadja a következő dezoxiribonukleozid-trifoszfát a-foszfátját ( de csak akkor, ha komplementer a következő mátrix nukleotiddal), aminek eredményeként a pirofoszfát lehasad, és a dezoxiribonukleozid-monofoszfát foszfodiészter kötéssel kötődik a növekvő DNS-lánchoz, egy lánccal meghosszabbítva azt.

A mag antiparallel a mátrixszal. Ez a polaritás természetesen megmarad a további növekedése során is, így a DNS polimeráz egyszálú templáton végzett munkájának eredménye egy antiparallel DNS kettős hélix.

A DNS-polimerázok közömbösek a templát nukleotidszekvenciáját illetően; ezeknek az enzimeknek az a feladata, hogy pontos másolatot készítsenek a mátrixból, nem mindegy, hogy melyiket.

DNS szintézis pontossága és korrekciója

A normál sejtszaporodáshoz a DNS-templát nagy pontosságú másolása szükséges. Genetikai anyag az élő szervezetek óriási méretűek. Kiderült, hogy minden élőlényben a replikációs gép pontossága (beleértve nemcsak a DNS-polimerázokat, hanem más fehérjéket is) éppen olyan, hogy a teljes genom hibamentes reprodukálását biztosítja, vagy csak kis számú hibát enged meg. Így baktériumokban a DNS-szintézis hibái nem gyakrabban fordulnak elő, mint sok millió nukleotidonként. Molekuláris kölcsönhatások, amelyen az enzimatikus reakciók, különösen a DNS-szintézis alapulnak, nem lehet teljesen megbízható, ráadásul a folyamat pontossága összefügg a sebességével. A nagy pontosság és a nagy replikációs sebesség biztosítása érdekében a természetnek speciális mechanizmusokhoz kellett folyamodnia, amelyek közül az egyik a korrekciós mechanizmus.

A DNS-polimerázok kétszer ellenőrzik az egyes nukleotidok komplementaritását a templáttal: egyszer, mielőtt beépítenék a növekvő láncba, másodszor pedig a következő nukleotid beépítése előtt. A következő foszfodiészter kötés csak akkor jön létre, ha a primer utolsó (3"-terminális) nukleotidja komplementer a templáttal. Ha hiba történt a polimerizáció előző szakaszában (például amiatt, hogy a nukleotid egy szokatlan tautomer forma a polimerizáció idején), majd a replikáció leáll, amíg a helytelen nukleotidot eltávolítják. Egyes DNS-polimerázok nemcsak polimerizáló, hanem 3"-os exonukleáz aktivitással is rendelkeznek, amely lehasítja a templáttal nem párosított primer nukleotidot. amely polimerizáció helyreáll. Ez a mechanizmus, a korrekció jelentősen megnöveli a DNS polimerázok pontosságát. Azok a mutációk, amelyek megzavarják a DNS-polimeráz 3"-exonukleáz aktivitását, jelentősen megnövelik más mutációk gyakoriságát, ellenkezőleg, azok a mutációk, amelyek a polimerizációs aktivitáshoz képest megnövekedett exonukleáz aktivitáshoz vezetnek, csökkentik a genetikai anyag mutációjának sebességét.

Egy szervezetnek különböző DNS-polimerázai és különböző szervezetek DNS-polimerázai vannak eltérő szerkezet. Néha egy-egy polipeptid polimeráz és 3"-exonukleáz aktivitással is rendelkezik; más esetekben egy több alegységből álló enzim különböző alegységei felelősek ezekért az aktivitásokért. Egyes DNS polimerázokban nem mutattak ki korrekciós exonukleáz aktivitást. Lehetséges, hogy egy külön fehérje felelős a korrekcióhoz ezekben az esetekben.

A replikáció alapelvei

DNS-szálak iniciációja

A DNS-polimerázok nem képesek új DNS-szálakat kezdeményezni. Csak a meglévő vetőmagot tudják kiegészíteni. Más szavakkal, a DNS-szintézis az RNS-szintézissel kezdődik. A DNS-szintézishez szükséges RNS primert egy speciális DNS-primáz nevű enzim (az angol primer - seed szóból) képezi. A primáz lehet egy különálló enzim, mint a baktériumokban, vagy lehet a DNS-polimeráz alegysége (mint az állati DNS-polimerázban). A primáz mindenesetre egy olyan enzim, amely különbözik az RNS-polimerázoktól, amelyek különböző sejt RNS-eket szintetizálnak, és képesek új polinukleotid láncok szintézisének megindítására is. A DNS-szál szintetizálásának megkezdése után az RNS-primereket eltávolítják, és a keletkező hézagokat DNS-polimerázzal, azaz nagy pontossággal kitöltik.

A DNS kettős hélix feloldása replikáció során

A natív DNS kétszálú; ezért az anyamolekula szálainak replikációja előtt el kell választani a templát DNS-szálakat. Ezt a reakciót kétféle fehérje hajtja végre: helikázok és SSB fehérjék (angol nyelvből egyszálú kötődés - egyszálú DNS-hez kötődő fehérjék). A helikázok DNS-függő ATP-ázok, amelyek az ATP hidrolízis energiáját használják fel a DNS kettős hélixének (hélixének) feltekerésére. Úgy gondolják, hogy az ATP-hidrolízis által vezérelt helikáz egyirányban „fut” végig az egyik DNS-szálon, és egy kettős hélixet kiteker fel előtte. Vannak helikázok, amelyek a DNS-szál 5"-es végétől a 3"-os végéig mozognak, és vannak olyanok, amelyek az ellenkező irányba mozognak. A helikázok munkájának eredményeként egy kétszálú DNS-szakaszból és két egyszálú ágból „villa” jelenik meg. Az egyszálú DNS-szakaszok renaturációját az SSB fehérje köti meg, amely szelektív affinitást mutat az egyszálú DNS-hez (3. ábra).

Az SSB fehérjék és helikázok számos pro- és eukarióta szervezetben megtalálhatók. Úgy tűnik, hogy az SSB fehérje szerepe a replikációban a DNS kiegyenesítése, meghosszabbítása, és az önkomplementer DNS-régiókban kialakuló esetleges másodlagos szerkezeti elemek eltávolítása. Az egyszálú DNS kötődése az SSB fehérjéhez stimulálja a DNS-polimerázt, és növeli munkájának pontosságát. Ezt a hatást nemcsak az egyszálú DNS másodlagos szerkezetének megsemmisülése okozza, hanem a DNS polimeráz és az SSB fehérje közvetlen kölcsönhatása is, mivel a polimerázt általában csak „a” SSB fehérje stimulálja, de nem. hasonló fehérjét más forrásból. Az E. coli SSB fehérje egy tetramer, amely azonos, 19 kDa méretű alegységekből áll. Az SSB fehérje kooperatívan kötődik a DNS-hez, vagyis a fehérje-fehérje kölcsönhatások miatt a tetramerek egymáshoz közel fedik a DNS-t.

3. ábra: A DNS kettős hélix feltekercselése helikázzal és SSB fehérjével

Nem folyamatos DNS-szintézis

Mivel a duplex DNS-szálai antiparallelek, nyilvánvaló, hogy a kettős hélix replikáció közbeni letekeredésének iránya csak egy templátszál esetében esik egybe a DNS-szintézis irányával, de ellentétes a komplementer templát DNS-szintézisének irányával. (4. ábra). Ez azt jelenti, hogy a DNS-szintézis csak az egyik templátszálon mehet végbe folyamatosan. Kimutatták, hogy a DNS viszonylag rövid fragmentumokban, úgynevezett Okazaki-fragmensekben szintetizálódik. Így az eredeti molekula két templátszálán a DNS-szintézis észrevehetően eltérő. Az újonnan szintetizált láncot, amely folyamatosan szintetizálódik, vezetőnek nevezzük (angol, vezető), a másik láncot lemaradónak nevezik. Minden Okazaki-fragmens 5"-os végén több ribonukleotidot tartalmaz - a primáz működésének eredménye. Az Okazaki-fragmensek jellemző mérete baktériumok és eukarióták esetében eltérő: baktériumokban körülbelül 1000 nukleotid hosszúak, eukariótákban rövidebbek, körülbelül 100 nukleotid Valamivel azután Az RNS szintézise során a primereket eltávolítják, a hézagokat a DNS polimeráz tölti ki, és a fragmentumokat egy speciálisan erre a célra kialakított enzim, a DNS-ligázok varrják össze a legtöbbben található. különböző organizmusok. Nagy energiájú kofaktorokra van szükségük.

Replikációs villa

A DNS egy szakaszának rajza replikációs villa közelében



Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete