Шпаргалка по "Биологии"

Функция терморегуляции.

Защитная функция. Гликолипиды участвуют распознавании и связывании токсинов возбудителей опасных болезней.

Регуляторная функция. Многие гормоны являются производными холестерина.

Нуклеиновые кислоты.

ДНК – полимерная молекула, состоящая  из тысячи и даже миллионов мономеров – дезоксирибонуклеотидов (нуклеотид). ДНК содержится преимущественно в ядре клеток,  а также небольшое количество в митохондриях и хлоропластах.

РНК – полимер, мономером которого является рибонуклеотид. РНК находится  в ядре и цитоплазме. РНК представляет собой однонитевую молекулу, построенную таким же образом как и одна из цепей ДНК. Три основания совершенно одинаковы ДНК: А, Г, Ц, однако вместо Т, присутствующего в ДНК, в состав РНК входит У. В РНК вместо углевода дезоксирибозы – рибоза.

 

13: нуклеиновые кислоты:  строение и функции. Химическая  структура мономеров нуклеиновых  кислот (нуклеотиды и нуклеозиды, пурины и пиримидины).

Нуклеиновые кислоты – это линейные полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Нуклеотид образован  нуклеозидной группой, фосфатом и пентозой. Полимеры – это макромолекулы, которые состоят из большого числа повторяющихся структурных единиц – мономеров. Мономерами ДНК являются дезоксирибонуклеотиды, мономерами РНК – рибонуклеотиды.

Строение и номенклатура нуклеотидов. В состав нуклеотида входят три компонента:  фосфат – сахар – основание.

углеводный компонент нуклеотида представлен рибозой или 2’-дезоксирибозой, имеющих D-конфигурацию.

Азотистые основания – это гетероциклические органические соединения, содержащие атомы азота. В составе ДНК встречаются 4 типа оснований  - аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т),  в состав РНК входят А, Г, Ц и У (урацил). Аденин и гуанин являются производными пурина, цитозин, тимин и урацил – это производные пиримидина.

Номенклатура. Соединение, состоящее из основания и углевода, называется       нуклеозидом. Азотистые основания соединяются с 1’ углеродным атомом пентозы β-гликозидной связью.

Первичная структура полимера определяется последовательностью мономеров в цепи. Нуклеотиды соединяются друг с другом 3’,5’-фосфодиэфирной связью, образуя полинуклеотидные цепи из сотен тысяч и миллионов нуклеотидов. Короткие цепочки из десяти – пятнадцати нуклеотидов называются олигонуклеотидами. Фосфат связывает 3’-ОН группу одного нуклеотида с 5’-OH группой другого нуклеотида.

Генетические функции  нуклеиновых кислот: 1- хранение генетической информации. 2- реализация генетической информации (синтез полипептида). 3- передача наследственной информации дочерним клеткам при делении клеток и последующим поколениям при размножении.

 

14: первичная структура  ДНК (строение и номенклатура  нуклеотидов, образование полинуклеотидной  цепи, направление цепи, связь между  нуклеотидами).

ДНК- генетический материал всех клеточных  форм жизни, а также ряда вирусов. ДНК выполняет все функции нуклеиновых кислот. ДНК характеризуется рядом особенностей: 1 – способность к репликации. 2 – способность к репарации. 3 – способность к рекомбинации.

Локализация ДНК в клетке: прокариоты – цитоплазма (нуклеоид, плазмиды). Эукариоты – ядро (хромасомы), органойды (митохондрии, пластиды, клеточный центр).

ПЕРВИЧНАЯ структура ДНК – это линейный полимер – цепь последовательно расположенных нуклеотидов (дезоксирибонуклеотида), соединенных 3’,5’ фосфодиэфирными связями.

В состав дезоксирибонуклеотида входитвходит одно из азотистых оснований (А, Г, Т  или Ц), пентоза – дезоксирибоза  и остаток фосфата. Таким образом  дезоксирибонуклеотиды различаются  только азотистыми основаниями.

Нуклеотиды соединяются друг с  другом 3’,5’-фосфодиэфирной связью, образуя полинуклеотидные цепи. Короткие цепочки из десяти – пятнадцати нуклеотидов называются олигонуклеотидами. Фосфат связывает 3’-ОН группу одного нуклеотида с 5’-OH группой другого нуклеотида.

Формирование первичной структуры обеспечивается двумя типами связей: гликозидными между азотистым основанием и углеводом, и фосфодиэфирными между нуклеотидами.

 

15: Модель ДНК Уотсона  и Крика. Параметры и структура  двойной спирали ДНК (принцип  комплементарности, водородные связи  и стэкинг взаимодействия).

Вторичная структура ДНК.  Молекула ДНК в клетках прокариот и эукариот присутствует только в виде двойной спирали, т.е. состоит из двух полинуклеотидных цепей. Эти цепи комплементарны, антипараллельны и закручены в спираль вокруг общей оси. На один виток спирали приходится 10 пар оснований, диаметр спирали составляет 2 нм. Сахарофосфатный остов расположен снаружи (заряжен отрицательно), азотистые основания находятся внутри спирали и располагаются стопкой друг над другом. Эта модель строения ДНК была предложена Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 году.

Правила Чаргаффа. В 1953 Чаргафф установил следующие закономерности:

1. количество пуриновых оснований (A+Г) в молекуле ДНК всегда равно количеству пиримидиновых оснований (Т+Ц).
2. количество аденина равно количеству тимина [А=Т, А/Т= 1]; количество гуанина равно количеству цитозина [Г=Ц, Г/Ц=1];
3. соотношение количества гуанина и цитозина в ДНК к количеству аденина и тимина является постоянным для каждого вида живых организмов: [(Г+Ц)/(А+Т)=К, где К - коэффициент специфичности].

Правила Чаргаффа, как правило, выполняются  на двойной спирали ДНК за счет комплементарности аденина тимину, а гуанина - цитозину. В некоторых  случаях содержание гуанина выше, чем цитозина, за счет метилирования  некоторых цитозиновых остатков в ДНК. 

Принцип комплементарности. Азотистые основания в молекуле ДНК могут образовывать канонические пары: А – Т, Г – Ц. это значит, что водородные связи и молекуле ДНК образуются только между комплеменатрными основаниями: между аденином и тимином образуется две, между гуанином и цитозином – три водородные связи.

Цепи ДНК антипараллельны. Каждая цепь ДНК имеет два конца – 5’- конец и 3’- конец. На 5’- конце полинуклеотидной цепи 5-ОН группа дезоксирибозы не связана с другим нуклеотидом, на другом конце цепи 3-ОН группа тоже не связана с другим нуклеотидом. Правило антипараллельности означает, что две цепи в молекуле ДНК имеют противоположную направленность. За направление цепи по соглашению принято направление 5’ → 3’.

Правила написания последовательности ДНК: в виде последовательности букв, обозначающих основания: 5’ – GATCCA - 3’, или в виде стрелок с противоположной ориентацией:

Связи, стабилизирующие вторичную  структуру ДНК:

• Водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями
• Стэкинг-взаимодействиями, которые возникают между плоскими азотистыми основаниями, расположенными стопкой друг над другом в двойной спирали ДНК.

 

 

 

16. Типы двойных спиралей  ДНК (В, А, С, Z-формы ДНК). Физические свойства молекул ДНК.

А, В, С - правозакрученные

Z - левозакрученные

В спираль: длина одного витка 3-4 нанометра

На один виток приходится 10 пар  нуклеотидов

Расстояние между соседними  парами оснований 0.34 нм

Диаметр спирали 2 нанометра

 

17. Особенности строения  РНК. Типы молекул, их функции.

Первичная структура РНК - это последовательность нуклеотидов, соединенных 3'-5'фосфодиэфирными связями (-О-Р-О-)

Вторичная структура РНК - это одноцепочечные РНК (за исключение некоторых вирусных РНК и микро РНК)

Вторичная структура транспортной РНК содержит:

1.Акцепторный стебель, воспринимающий  шпильки, где азотистые основания  нашли пару.

2.Шпильки

3.Дигидроуридиновая петля (ДИ)

4.Псевдоуридиновая петля (ФИ)

5.Вариабельная петля на ФИ

6.Антикодон

Третичная структура РНК-это способ укладки молекулы в пространстве.

У транспортной РНК - это «L» форма.

Типы молекул РНК:

-матричная(информационная)РНК. В клетке до 5%. Длина от сотен до 1000 нуклеотидов. Функция-зашифровка информации о структуре белка.

-транспортная РНК. В клетке 10%. Длина 85-100 нуклеотидов. Функция-транспорт аминокислот, узнавание кодона матричной РНК.

-рибосомальная РНК. В клетке до 85%. Измеряется в единицах Сверберга («S»-коэффициент седиментации, оседания). Функция-структурная, образование пептидных связей.

-малоядерная РНК. Длина 250 нуклеотидов. Функция-участвует в сплайсинге.

-РНК праймеры. Длина 20 нуклеотидов. Функция-участие в репликации.

-микро РНК. Двуцепочечная молекула. Длина 21-23пары нуклеотидов. Это малые интерферирующие РНК. Функция: регулируют активность других генов.

-вирусные РНК. Может быть 1 и 2 цепочечные.

 

18. Принципы репликации  ДНК. Понятие о репликоне и  репликационной вилке.

Репликация(А.Корнберг 1959г.).Принципы:

-матричность

-комплиментарность

-антипараллельность

-полуконсервативность

Условия: ДНК матрица,dNTP(рибонуклеозидтрифосфаты для праймеов), ферменты, среда (ионы магния), АТФ.

Репликон - это участок молекулы ДНК, который удваивается с первого  ОРИ-сайта. Молекула ДНК прокариот-монорепликон.

 

19. Ферменты репликации  ДНК и их функции.

-геликаза: разрушает водородные связи

-топоизомеразы (I и II): снимают топологическое напряжение в сети ДНК. I-однонитевые разрывы, II-двунитевые разрывы.

-ДНК-полимеразы:

ДНК-полимераза I: может работать как полимераза-удлиняет  цепь. Может как экзонуклеаза-резать нуклеотиды с 3'и 5' концов.

ДНК-полимераза II: это фермент репарации, в репликации не участвует.

ДНК-полимераза III: это основной фермент репликации. Скорость полимеразной реакции в 60 раз больше, чем у ДНК-pol I. Работает как полимераза и экзонуклеаза 3' конца.

-Праймаза: синтезирует праймеры, которые выступают в роли затравки.

- лигаза: сшивает фрагменты Оказаки.

-Гираза: закручивает в спираль.

 

20.Механизмы синтеза  ДНК в клетеах бактерий. Синтез  ведущей и отстающей цепей  ДНК. Фрагменты Оказаки.

Инициация:

-ORI-сайт. Место, где больше всего двойных связей, т.к. их легче разорвать (А=Т).

-инициаторные белки (сигнал  к началу)

-геликаза

-топоизомеразы

-ssb-белки, которые препятствуют ренатурации молекул (образованию водородных связей). Образуется репликационный глазок.

Лидирующая цепь ДНК от 3'конца, по ней движется один праймер (по ходу раскручивания цепи).

Синтез на отстающей цепи: учавствуют несколько праймеров, которые присоединяются по ходу раскручивания цепи.

Синтез ДНК: основной фермент ДНК полимераза

-праймаза

-ДНК полимераза III (начало синтеза)

-ДНК полимераза I

-лигаза

-гираза

Скорость репликации у прокариот 500 нуклеотидов в секунду. Длина  фрагментов Оказаки 1000-2000 нуклеотидов.

 

21. ПЦР.

это молекулярно-генетический метод  получения в пробирке (in vitro) большого количества копий определенного фрагмента ДНК. (Полимеразно цепная реакция была открыта в 1983 г. Мюллисом.)

Смесь для ПЦР:

12. «L» праймер (левый)           1микролитр
13. «R» праймер (правый)         1миккролитр
14. Смесь dNTP                           5 микролитров
15. Буферный раствор                10 микролитров
16. Дистиллированная вода       22 микролитра
17. ДНК матрица                        10 микролитров
18. Taq-полимераза                     1 микролитров

Общее количество смеси 50 микролитров. Затем пробирка ставится в амплификатор на 35-40 циклов (1.5-2 часа)

1.Денатурация. Разрушение водородных связей под действием температуры. 95*, 45 сек.

2.Ренатурация. Отжиг с праймерами. Температуру понижаем до 60 градусов, 30 секунд.

3.Элонгация. 72 градуса, 1 минута

4.Детекция результатов ПЦР. Визуализация результатов. Проводится методом гель-электрофареза (горизонтального или вертикального). При горизонтальном используется гель агароза. При вертикальном полиакриламидный гель. В роли красителя-бромистый этидий.

Метод ПЦР применяется в биологических и медицинских исследования для определения фрагментов ДНК того или иного вируса или бактерии.

 

22. Особенности синтеза  ДНК в клетках эукариот.

Репликация происходит в «S» период митотического цикла, в ядре. ДНК полимеразы эукариот:

α	Работает в комплексе с праймазой, работает на лидирующей цепи
β	Учавствует в репарации
γ	Работает в митохондриях
δ	Работает на лидирующей цепи
ε	Работает на отстающей цепи
ξ	Участвует в репарации

-есть фермент РНКаза H (аш)-удаляет праймеры

-скорость репликации у эукариот 50 нуклеодитов

-молекула ДНК эукариот-полирепликон, т.е. несколько ОРИ-сайтов

-длина фрагментов Оказаки 100-200 нуклеотидов

-наличие тейломеразы, которая  достраивает теломерные участки  хромосом.

 

23. Генетический код  и его характеристики. Современная концепция гена.

Генетический код был расшифрован  полностью к 1966 году. Генетический код-это  система записи последовательности аминокислот в белке в виде последовательности нуклеотидов ДНК  или РНК.

Свойства генетического кода:

1.Триплетность. Комбинация из трех нуклеотидов кодирует одну аминокислоту. Всего 64 триплета, 61 значащий и 3 стоп кодона (UUA,UAG,UGA).

2.Вырожденность, избыточность. Есть  аминокислоты, которые кодируются  несколькими кодонами, а не одним:  лейцин, серин.