Шпаргалка по "Биологии"

Четвертичная структура (или субъединичная, доменная) — взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса. Белковые молекулы, входящие в состав белка с четвертичной структурой, образуются на рибосомах по отдельности и лишь после окончания синтеза образуют общую надмолекулярную структуру. В состав белка с четвертичной структурой могут входить как идентичные, так и различающиеся полипептидные цепочки. В стабилизации четвертичной структуры принимают участие те же типы взаимодействий, что и в стабилизации третичной. Надмолекулярные белковые комплексы могут состоять из десятков молекул.

 

6. Многообразие функционально различных  белков. Простые и сложные белки.

Белки выполняют в клетках множество  биологических функций. По признаку сходства выполняемых белками функций  их можно разделить на следующие  большие группы.

1Ферменты - специализированные белки, ускоряющие течение химических реакций. Благодаря ферментам в клетке скорости химических реакций возрастают в миллионы раз. 2. Регуляторные белкиК регуляторным белкам относят большую группу белковых гормонов, участвующих в поддержании постоянства внутренней среды организма, которые воздействуют на специфические клетки-мишени. Например, гормон инсулин выделяется в кровь при повышении концентрации глюкозы в крови после еды и, стимулируя использование глюкозы клетками, снижает концентрацию глюкозы до нормы, т.е. восстанавливает гомеостаз.3. Рецепторные белки Сигнальные молекулы (гормоны, нейромедиаторы) действуют на внутриклеточные процессы через взаимодействие со специфическими белками-рецепторами. 4. Транспортные белки  Многие белки крови участвуют в переносе специфических лигандов из одного органа к другому. Часто в комплексе с белками переносятся молекулы, плохо растворимые в воде. Транспортные белки участвуют также в переносе гидрофильных веществ через гидрофобные мембраны. 5. Структурные белки Некоторые белки, расположенные определённым образом в тканях, придают им форму, создают опору, определяют механические свойства данной ткани. 6. Защитные белки Некоторые белки, в частности иммуноглобулины, обладают способностью узнавать и связывать чужеродные молекулы, вирусные частицы и бактерии, в результате чего происходит их нейтрализация. 7. 7.Сократительные белки Некоторые белки при выполнении своих функций наделяют клетку способностью либо сокращаться, либо передвигаться. Микротрубочки - важные элементы ресничек и жгутиков, с помощью которых клетки передвигаются.

1. Простые белки - Некоторые белки содержат в своём составе только полипептидные цепи, состоящие из аминокислотных остатков. Их называют "простые белки". Примером простых белков могут служить основные белки хроматина - гистоны; в их составе содержится много аминокислотных остатков лизина и аргинина, радикалы которых имеют положительный заряд. Рассмотренный выше белок межклеточного матрикса эластин также относят к простым белкам.

2. Сложные белки - Однако очень многие белки, кроме полипептидных цепей, содержат в своём составе небелковую часть, присоединённую к белку слабыми или ковалентными связями. Небелковая часть может быть представлена ионами металлов, какими-либо органическими молекулами с низкой или высокой молекулярной массой. Такие белки называют "сложные белки". Прочно связанная с белком небелковая часть носит название простетической группы.

 

7. Строение нуклеиновых  кислот.

Нуклеи́новаякисло́та (от лат. nucleus — ядро) — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Полимерные формы нуклеиновых кислот называют полинуклеотидами. Цепочки из нуклеотидов соединяются через остаток фосфорной кислоты. Азотистое основание(аденин ,гуанин) , остаток фосфорной кислоты ,днк-дизоксирибоза ,рнк рибоза. ДНК Г-Ц,Т-А, РНК А-Урацил Г-Ц. Мономерные формы также встречаются в клетках и играют важную роль в процессах передачи сигналов или запасании энергии. Наиболее известный мономер РНК — АТФ, аденозинтрифосфорная кислота, важнейший аккумулятор энергии в клетке.

 

8. Особенности пространственной организации  ДНК.

В изолированном  хроматине участки двойной спирали  ДНК обвиваются вокруг молекул гистонов, так что здесь возникает суперспираль первого порядка. Комплексы ДНК с гистоном называют нуклеосомами. Они имеют форму диска или линзы и размеры около 10 x 10 x 5 нм. . В одну нуклеосому входят: 8 молекул гистонов: центральный тетрамер из двух молекул Н₃ и двух Н₄;

и отдельно по два Н₂а и Н₂в); участок ДНК (около 140 пар оснований), который образует примерно 1,25 витка спирали и прочно связан с центральным тетрамером.

Между нуклеосомами лежат участки спирали из 30-100 пар.

Структура ДНК - ДНК является молекула полимера с четырьмя типами основных химических веществ. Они содержат: сахар (Дезоксирибоза), отрицательно заряженные фосфатной группы основы: аденин (А) цитозин (C) гуанин (Г) тимин (Т)

Нуклеотидов связаны между собой узами ковалентный Фосфодиэфирная.

Двойная спираль основы образуют ступеньки лестницы и фосфатов сахара находятся снаружи.

Есть  водородных связей между большой  пуриновых базы (A или C) одна прядь  и небольшой пиримидина базы (T или C) на другой цепи. База пара последовательность обычно называют первичной структуры ДНК. Эта последовательность определяет фактические структуру ДНК. ДНК несет генетический код, и это то, что читается механизм синтеза белка, когда он делает новые белки. Отношения между ДНК и белков является жизненно важным для живых организмов. Белок является обильные и сложные молекулы, найденные в теле. ЕслиДНК может иметь различные формы и длины. повторить поворот или спирали после каждого 10.4 низкопробных пар или вокруг 34nanometers. Толщина ДНК о 2нм и низкопробной пар толщина составляет около 0.34nm

 

9. Особенности строения  митохондриальной  ДНК.

Находящаяся в матриксе митохондриальная ДНК представляет собой замкнутую кольцевую двуспиральную молекулу, в клетках человека имеющую размер 16569 нуклеотидных пар, что приблизительно в 10⁵ раз меньше ДНК, локализованной в ядре. В целом митохондриальная ДНК кодирует 2 рРНК, 22 тРНК и 13 субъединиц ферментов дыхательной цепи, что составляет не более половины обнаруживаемых в ней белков. В частности, под контролем митохондрального генома кодируются семь субъединиц АТФ-синтетазы, три субъединицы цитохромоксидазы и одна субъединица убихинол-цитохром-с-редуктазы. гены митохондрий растений значительно больше и может достигать 370000 нуклеотидных пар, что примерно в 20 раз больше описанного выше генома митохондрий человека. Митохондриальная ДНК реплицируется в интерфазе, что частично синхронизировано с репликацией ДНК в ядре. Имея собственный генетический аппарат, митохондрия обладает и собственной белоксинтезирующей системой, особенностью которой в клетках животных и грибов являются очень маленькие рибосомы, характеризуемые коэффициентом седиментации 55S, что даже ниже аналогичного показателя у 70s-рибосом прокариотического типа

 

 

10. Свойства и функции  ДНК.

ДНК- дезоксирибонуклеиновой кислоты является основным наследственного материала, присутствующего во всех клетках организма и в основном предусматривает синяя печать ячейки функций, роста, воспроизводства и смерти. Структура ДНК, под названием double-stranded спиральной структуры была впервые описана Уотсон и Крик в 1953 году.

Фун-ции

это хранение наследственной информации, на базе которой формируется фенотип. Большинство признаков и свойств  организма обусловлено синтезом белков, выполняющих различные функции, Таким образом, в наследственном материале должна быть записана информация о структуре чрезвычайно разнообразных  белковых молекул, специфика которых  зависит от качественного и количественного  состава аминокислот, а также  от порядка расположения их в пептидной  цепи. Следовательно, в молекулах  нуклеиновых кислот должен быть закодирован  аминокислотный состав белков.

Для шифровки более чем 20 аминокислот  необходимое количество сочетаний  обеспечивается только триплетным кодом, т. е. кодом, включающим три рядом  стоящих нуклеотида. В этом случае число сочетаний из четырех азотистых  оснований по три равно 41= 64.

Считывание информации, записанной в молекуле нуклеиновой кислоты, осуществляется последовательно, ко-Дон за кодоном, так, что каждый нуклеотид входит в состав лишь одного триплета.

Таким образом, исследованиями середины XX века раскрыт механизм записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых  кислот с помощью биологического кода, который характеризуется следующими свойствами: а) триплетность; б) специфичностью; в) г) вырожденностью; д) неперекрываемостью — считывание информации осуществляется последовательно триплет за триплетом: ААГЦТЦАГЦЦАТ.

Помимо записи и хранения биологической  информации, функцией материала наследственности являются ее воспроизведение и передача новому поколению в процессе размножения  клеток и организмов, осуществляется молекулами ДНК в процессе ее редупликации.

третьей функцией является обеспечение  специфических процессов в ходе реализации заключенной в ней  информации. Эта функция осуществляется при участии различных видов  РНК, обеспечивающих процесс трансляции.

1.  Считывание информации с  молекулы ДНК в процессе синтеза  иРНК — транскрипция, которая осуществляется на одной из цепей двойной спирали ДНК— кодогенной цепи по принципу комплементарности.

2.  Подготовка продукта транскрипции  к выходу в цитоплазму —  созревание иРНК.

3.  Сборка на рибосомах пептидной  цепочки из аминокислот на  основании информации, записанной  в молекуле иРНК, с участием транспортных тРНК — трансляция.

4.  Формирование вторичной, третичной  и четвертичной структур белка,  что соответствует формированию  функционирующего белка (простой  признак).

5.  Формирование сложного признака  в результате участия продуктов  нескольких генов (белков-ферментов  или других белков) в биохимических  процессах.

Структура двойной спирали ДНК, скрепленная с помощью только водородных связей, может быть легко  разрушена. Разрыв водородных связей между  полинуклеотидными цепями ДНК можно  осуществить в сильнощелочных растворах (при рН > 12,5) или при нагревании. После этого цепи ДНК полностью разделяются. Такой процесс называют денатурацией или плавлением ДНК.

При денатурации изменяются некоторые  физические свойства ДНК. Азотистые  основания поглощают свет в ультрафиолетовой области (с максимумом, близким к 260 нм). ДНК поглощает свет почти  на 40 % меньше, чем смесь свободных  нуклеотидов того же состава. Это  явление называют гипохромным эффектом, а обусловлено оно взаимодействием  оснований при их расположении в  двойной спирали.

Процесс денатурации является обратимым. Явление восстановления структуры  двойной спирали, исходя из двух разделений комплементарных цепей, называют ренатурацией ДНК. Для осуществления ренатурации, как правило, достаточно тудить раствор денатурированной ДНК.

В ренатурации участвуют две комплементарные последовапности, которые были разделены при денатурации. Однако ренатлровать могут любые комплементарные последовательности, кото способны образовать двухцепочечную структуру. Если совместно.отжигают одноцепочечные ДНК, происходящие из различных точников, то формирование двухцепочечнойструктуры ДНК называют гибридизацией.

11. Биосинтез ДНК (репликация)

Реплика́ция ДНК — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. В ходе последующего деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение. Репликацию ДНК осуществляет сложный ферментный комплекс, состоящий из 15—20 различных белков,

. Репликация  проходит в три этапа:

1. инициация репликации
2. элонгация
3. терминация репликации.

Репликация  начинается в сайте инициации  репликации с расплетания двойной спирали ДНК, при этом формируется репликационная вилка — место непосредственной репликации ДНК. В каждом сайте может формироваться одна или две репликационные вилки в зависимости от того, является ли репликация одно- или двунаправленной. Более распространена двунаправленная репликация. Через некоторое время после начала репликации в электронный микроскоп можно наблюдать репликационный глазок — участок хромосомы, где ДНК уже реплицирована, окруженный более протяженными участками нереплицированной ДНК. В репликационной вилке ДНК копирует крупный белковый комплекс (реплисома), ключевым ферментом которого является ДНК-полимераза. Репликационная вилка движется со скоростью порядка 100 000 пар нуклеотидов в минуту у прокариот и 500—5000 — у эукариот.

Молекулярный  механизм репликации

Ферменты (хеликаза, топоизомераза) и ДНК-связывающие белки расплетают ДНК, удерживают матрицу в разведённом состоянии и вращают молекулу ДНК. Правильность репликации обеспечивается точным соответствием комплементарных пар оснований и активностью ДНК-полимеразы, способной распознать и исправить ошибку. Репликация у эукариот осуществляется несколькими разными ДНК-полимеразами. Далее происходит закручивание синтезированных молекул по принципусуперспирализации и дальнейшей компактизации ДНК. Синтез энергозатратный.

Цепи молекулы ДНК расходятся, образуют репликационную вилку, и каждая из них становится матрицей, на которой синтезируется новая комплементарная цепь. В результате образуются две новые двуспиральные молекулы ДНК, идентичные родительской молекуле.

Характеристики  процесса репликации

матричный — последовательность синтезируемой цепи ДНК однозначно определяется последовательностью материнской цепи в соответствии с принципом комплементарности;

полуконсервативный — одна цепь молекулы ДНК, образовавшейся в результате репликации, является вновь синтезированной, а вторая — материнской;