Шпаргалка по "Биологии"

3.Однозначость, спецефичность. Определенный кодон соответствует только одной аминокислоте.

4.Неперекрываемость. У соседних  триплетов нет общих нуклеотидов.

5.Непрерывность. Между кодонами  нет разграничителей. Все считывается  подряд.

6.Универсальность. Одни и те  же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты.

 

24. Генные (точковые) мутации.

Это мутации, возникающие в пределах одного гена.

Классификация:

-замена нуклеотидов:

а).простая – транзиция, внутриклассовая

б).сложная – трансверсия, межклассовая. В этом случае пирадмидины заменяются на пурины.

-выпадение нукл-в        (не менятся рамка считывание

-вставка нук-в              если кол-во нуклеотидов кратно 3)

-инверсия. Поворот на 180 градусов

Механизмы возникновения  мутаций:

1.Ошибка ДНК полимеразы.

2.Таутомеризация азотистых оснований. Это изменение положения протона, в результате меняются свойства молекул. Есть также аналоги азотистых оснований 5-бромурацил, который может вести себя как тимин и цитозин, есть 2-аминопурин, который может вести себя как аденини и гуанин.

3.Дезаминирование. Это удаление аминогруппы (NH2). Под действием азотистой кислоты происходит отщипление от цитозина аминогруппы, и данное азотистое основание переходид в урацил. Урацил не характерен для ДНК, он образует связь с аденином, а аденин с тимином.

4.Алкилирование азотистых оснований (чаще происходит метилирование). К гуанину присоединятся мелильный радикал, и он превращается в тимин.

5.Апуринизация и апиримидинизация  азотистых оснований. Происходит  отщепление азотистого основания  от сахарного остова. При возникновении отщепления активируется АП-сайт, распознается ферментами репарации и удаляется, но это происходит не всегда.

6.Вставки нуклеотидов вызывают  интеркалирующие агенты - это вещества  способные встраиваться в ДНК:

-акридин оранжевый

-профлавин

-этидиум бромид

7.Выпадение нуклеотидов происходит  под действием мутагенов.

 

25.Спонтанные и индуцированные  мутации. Мутагенные факторы и  вызываемые ими повреждения структуры  ДНК.

По причинам возникновения мутации  бывают:

-спонтанные, чаще возникают при  ошибке ДНК полимеразы

-индуцированные, возникают под  действие каких либо факторов (мутагенов)

Мутагены - факторы, являющиеся причиной индуцированных мутаций. Они бывают:

а).физические: УФ-излучение; α,β,γ-лучи; температура и давление.

б).химические: азотистая кислота и её соли (происходит дезаминирование), соли тяжелых металлов, аналоги азотистых оснований (происходит таутомеризация), красители.

в).биологические: вирусы, мобильные  генетические элементы (МГЭ).

 

26.Многообразте систем  репарации ДНК. Наследственные болезни человека, связанные с нарушением систем репарации.

Репарация — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физическими или химическими агентами. Осуществляется специальными ферментными системами клетки. Ряд наследственных болезней связан с нарушениями систем репарации.

У бактерий имеются, по крайней мере, 3 ферментные системы, ведущие к репарации  — прямая, эксцизионная и пострепликативная.

Прямая репарация наиболее простой путь устранения повреждений в ДНК, в котором обычно задействованы специфические ферменты, способные быстро (как правило, в одну стадию) устранять соответствующее повреждение, восстанавливая исходную структуру нук-ов. Так действует, например, O6-метилгуанин ДНК-трансфераза, которая снимает метильную группу с азотистого основания на один из собственных остатков цистеина.

Эксцизионная репарация включает удаление повреждённых азотистых оснований из ДНК и последующее восстановление нормальной структуры молекулы.

Пострепликативная репарация. Tип репарации, имеющей место в тех случаях, когда процесс эксцизионной репарации недостаточен для полного исправления повреждения: после репликации с образованием ДНК, содержащей поврежденные участки, образуются одноцепочечные бреши, заполняемые в процессе гомологичной репарации при помощи белка.

Пострепликативная репарация была открыта в клетках E.Coli, не способных выщеплять тиминовые димеры. Это единственный тип репарации, не имеющий этапа узнавания повреждения.

 

27. Молекулярные механизмы  процессов репарации ДНК.

Прямая репарация ДНК обеспечивает прямое восстановление исходной структуры ДНК или удаление повреждения. Широко распространенная система репарации такого рода — фотореактивация пиримидиновых димеров. Кроме нее, к этому типу относятся: репарация ДНК за счет 3'-5'-экзонуклеазной активности ДНК-полимеразы, репарация одноцепочечных разрывов ДНК с помощью полинуклеотиллигазы, а также генетическая репарация повреждений, вызванных алкильными или метильными группами, путем удаления этих групп специфическими ферментами.

Фотореактивация, уменьшение повреждающего действия ультрафиолетового излучения на живые клетки при последующем воздействии на них ярким видимым светом. В основе Ф. лежит ферментативное расщепление на мономеры пиримидиновых димеров, образующихся в ДНК под влиянием ультрафиолетового излучения. Ф. возникла в процессе эволюции как защитное приспособление от губительного действия УФ-компонента солнечного излучения и является одной из важнейших форм репариции живых организмов от повреждений их генетического аппарата. Восстановительный эффект при фотореактивации  связан с действием фермента — дезоксирибозидпиримидинфотолиазы, представляющего собой полипептид, ассоциированный для его активности с небольшой молекулой РНК (10-15 нуклеотидов).

Эксцизионная репарация. включает удаление повреждённых азотистых оснований из ДНК и последующее восстановление нормальной структуры молекулы.

Коррекция неспаренных оснований есть широкое понятие, включающее и исправление ошибок репликации, и конверсию гена.

Неспаренные основания в ДНК могут возникать в результате трех событий:

1) прямого повреждения оснований ДНК или их предшественников продуктами клеточного метаболизма;

2) ошибочной подстановки некомплементарного  основания ДНК-полимеразой в ходе  репликации

3) рекомбинационной  интеграции однонитевого участка  ДНК в неабсолютно идентичную  ДНК, партнера по рекомбинации.

 

28. Этапы транскрипции прокариот.

Транскрипция-это  процесс синтеза РНК на матрице  ДНК.

Принципы:

-матричность

-комплиментарность

-антипараллельность

-униполярность

Условия: ДНК матрица (одна кодогенная цепь), NTP, РНК-полимераза, АТФ, среда, ионы магния. Только для эукариот: факторы транскрипции.

1.Инициация транскрипции:

-РНКполимераза  в состоянии холо-фермента связывается  с промотором 

-плавление  ДНК, в результате образуется  открытый двойной комплекс

-синтез  небольшого фрагмента РНК, образуется открытый тройной комплекс

-сигма-фактор  уходит, РНКполимераза остается  в состоянии кор-фермента

2. Элонгация транскрипции: РНКполимераза продвигается по ДНК, расплетаете и наращивает цепь.

3.Терминация транскрипции. Транскрипция заканчивается на терминаторе:

--ρ-независимая. Осуществляется  путем образования шпилек. На  терминаторе есть последовательности, которые слева направо и наоборот  читаются одинаково-это полиндромы. При их считывании образуются  шпильки, которые тянут вниз  и разрушают связи.

-ρ-зависимая. Происходит при  участии ρ-белка. ρ-белок GTFазной активностью, расшепляется, идёт энергия на разрыв связей ДНК-РНК, ρ-белок обладает геликазной активностью в отношении дуплекса ДНК-РНК.

 

 

 

29.Строение промоторов  генов прокариот. Строение РНК полимеразы эубактерий. Роль сигма-фактора в инициации транскрипции.

Промотр прокариот:

Кодогенная цепь:

3'________________________5'

    -35            -10             +1

«-10» блок Прибнова или Прибнов  бокс. ТАТААТ

«+1»  САТ

«-35» это область узнавания. TTGACA

У прокариот РНКполимераза одного типа. Синтезирует все виды РНК. Состоит  из нескольких субединиц. Может быть в двух сотояниях:

-кор-фермент:     α,α,β,β',ω         

-холо-фермент:   α,α,β,β',ω,δ 

   

α	Формирует каркас для остальных  субъединиц, обеспечивает связывание с ДНК
α	Формирует каркас для остальных  субъединиц, обеспечивает связывание с ДНК
β	Образует фосфодиэфирные связи
β'	Обеспечиваеи присоединение к  ДНК
ω	Предположительно предотвращает  денатурацию РНК полимеразы (т.е. её распад)
δ	Узнает промотор и связывается с ним

 В инициации транскрипции  сигма-фактор (δ) узнает промотр  и связывается с ним, затем   сигма-фактор (δ) уходит, а РНК  полимераза остается в состоянии  кор-фермента.

 

30. Этапы транскрипции  прокариот.

Транскрипция-это процесс синтеза РНК на матрице ДНК.

Принципы:

-матричность

-комплиментарность

-антипараллельность

-униполярность

Условия: ДНК матрица (одна кодогенная цепь), NTP, РНК-полимераза, АТФ, среда, ионы магния. Только для эукариот: факторы транскрипции.

1.Инициация транскрипции:

-РНКполимераза в состоянии холо-фермента  связывается с промотором 

-плавление ДНК, в результате  образуется открытый двойной  комплекс

-синтез небольшого фрагмента  РНК, образуется открытый тройной  комплекс

-сигма-фактор уходит, РНКполимераза  остается в состоянии кор-фермента

2. Элонгация транскрипции: РНКполимераза продвигается по ДНК, расплетаете и наращивает цепь.

3.Терминация транскрипции. Транскрипция заканчивается на терминаторе:

--ρ-независимая. Осуществляется  путем образования шпилек. На  терминаторе есть последовательности, которые слева направо и наоборот читаются одинаково-это полиндромы. При их считывании образуются шпильки, которые тянут вниз и разрушают связи.

-ρ-зависимая. Происходит при  участии ρ-белка. ρ-белок GTFазной активностью, расшепляется, идёт энергия на разрыв связей ДНК-РНК, ρ-белок обладает геликазной активностью в отношении дуплекса ДНК-РНК.

 

 

31.Концепция оперона.

Оперон-это группа генов, чьи продукты учавствуют в общем метаболическом пути. Эти гены имеют общий промотр  и терминатор. Их активность регулируется общим регуляторным сигналом. Оперон-это единица генетической регуляции. Транскриптон=оперон. Опероны бывают:

1. катаболитный(биодеградирующий) - lac-оперон
2. анаболитный(биосинтезирующий) - trp-оперон.

 

Конститутивные - постоянноработающие гены

Индуцибельные – непостоянноработающие

 

 

 

32. Лактозный оперон  Е.соli: строение и системы регуляции (негативная lac-репрессором и позитивная комплексом САР-белок/цАМФ).

В состав оперона входят гены, необходимые  для расщепления лактозы до глюкозы и галактозы.

I

P

O

Z

Y

A

T

I - кодирует белок-репрессор, Р – промотор, О — оператор (связывается с б.-репрессором), Z – кодирует β-галактозидазу, У - кодир. галактозидпермеазу, А - кодир. трансацетилазу, Т — терминатор. Длина 6000 п.н.

Негативная регуляция: при отсутствии лактозы в клетке синтезируется активный репрессор, который представляет сложный аллостерический тетрамерный белок. Он соединяется с нуклеотидной последовательностью оператора, блокируя инициацию транскрипции в стартовой точке гена.

мол. лактозы связываются с б.-репрессором  и превращает его в неактивную форму. Белок–репрессор, связанный  с лактозой, не может присоединиться к оператору и не преграждает  путь РНК-полимеразе.

Позитивная регуляция: САР-белок катализирует образование цАМФ из АТФ. Если в клетке имеется глюкоза, то САР-б., связыаясь с ней, переходит в неактивную форму. Если глюкозы нет, то происходит увеличение цАМФ, который связывается с САР-б. Последний активизируется, связывается с промотором и увеличивает скорость транскрипции.

Сильная работа оперона приотсутствии  глякозы и наличии лактозы. Оперон не работает, если нет лактозы.

 

33. Триптофановый оперон  Е.coli: строение и системы регуляции (негативная trp-репрессором и регуляция в аттенюаторе).

В состав входят гены фермента, для синтеза триптофана.

Y

P

O

At

E

D

C

B

A

T

P - промотор, О - оператор, At – аттенюатор (содержит полиндромные последовательности), Е, D, C, B, A – структурные гены, Т-терминатор.

Негативная регуляция: ген-регулятор trpR кодирует белок-апорепрессор. Он соединяется с  коррепрессором — триптофаном. Этот комплекс является репрессором транскрипции.

Позитивная регуляция: Регуляция работы триптофанового оперона с помощью аттенуации осуществляется при участии последовательности, находящейся на расстоянии примерно 100-140 пар оснований от начала транскрипции. Этот так называемый лидерный сегмент, trpL, содержит аттенуаторную последовательность, которая вынуждает РНК-полимеразу прервать транскрипцию. При недостатке триптофана образуется нетерминаторная шпилечная структура на участке 2, которая мешает прохождению рибосомы =>оперон не работает. А при повышенном содержании триптофана образуются терминаторные шпильки на 1 и 3 участках =>оперон работает.

 

34. Особенности транскрипции  в клетках эукариот. РНК-полимеразы  эукариот и их функции. Регуляторные  цис-элементы и белковые транс-факторы.

Гены эукариот имеют мозаичное строение: экзоны — несут информацию о структуре полипептида, интроны — не несут.

РНК-pol эукариот представляют собой мультисубъединичный комплекс (2 большие и ≈10 малых).

Ядерные:РНК-пол 1 синтезирует 5,8S, 18S, 28S рРНК

                РНК-пол 2 — большинство мРНК, мяРНК

                РНК-пол 3 — тРНК, 5S рРНК

                РНК-пол 4 — остальные мРНК

мтхРНК-пол — синтезирует митохондриальные гены.

Цис-элемент —  участок ДНК или РНК, который регулирует экспрессию генов, локализованных на той же молекуле ДНК (хромосоме). Представляют собою места связывания с ДНК регуляторных белков.