Аннотация: Помощь студентам в подготовке к экзамену по биохимии - часть словаря по курсу биохимии.
С Л О В А Р Ь П О Т Е М Е ' О Б М Е Н Н К И М А Т Р И Ч Н Ы Е С И Н Т Е З Ы'.
1. Н У К Л Е О З И Д - это соединение азотистого основания и рибозы (связанных N-гликозидной связью).
Примеры нуклеоЗидов - 1) с пуриновыми азотистыми основаниями: аденОЗИН (соединение аденина и рибозы, обозначается буквой А), гуанОЗИН (соединение гуанина и рибозы, обозначается буквой Г), инОЗИН (соединение гипоксантина и рибозы, обозначается буквой И); 2) с пиримидиновыми азотистыми основаниями: урИДИН (соединение урацила и рибозы, обозначается буквой У),
цитИДИН (соединение цитозина и рибозы, обозначается буквой Ц), оротИДИН (соединение оротата и рибозы, обозначается буквой О). Примечание - окончание -ОЗИН встречается в нуклеозидах, которые содержат пуриновые азотистые основания (аденин, гуанин, гипоксантин), а окончание -ИДИН - в нуклеозидах, которые содержат пиримидиновые азотистые основания (урацил, цитозин, тимин).
2. Н У К Л Е О Т И Д - это соединение нуклеоЗида и фосфатов (одного, двух или трех).
Соединение нуклеозида с одним фосфатом называется нуклеозидМОНОфосфатом и обозначается НМФ (примеры - АМФ, ГМФ и другие), соединение нуклеоЗида с двумя фосфатами (с дифосфатом) называется нуклеозидДИфосфатом и обозначается НДФ (примеры - АДФ, УДФ и другие), а соединение нуклеозида с тремя фосфатами называется нуклеозидТРИфосфатом - обозначается НТФ (примеры - АТФ, ЦТФ и другие).
3. Н У К Л Е И Н О В А Я К И С Л О Т А - это полимер, мономерами которого являются нуклеотиды (нуклеозидМОНОфосфаты), соединенные фосфодиэфирными связями.
4. N-Г Л И К О З И Д Н А Я С В Я З Ь - это связь между остатком рибозы и остатком азотистого основания, встречается в нуклеоЗидах, в нуклеоТидах и в нуклеиновых кислотах.
5. Ф О С Ф О Д И Э Ф И Р Н А Я С В Я З Ь - это связь между мономерами в нуклеиновых кислотах (между остатками нуклеотидов). Фосфодиэфирная связь образуется между остатком рибозы предыдущего нуклеотида и фосфатом следующего нуклеотида. Точнее - атом кислорода в 3 положении рибозы (3-положении нуклеотида) соединяется с атомом фосфора. Нужно помнить, что в составе коферментов НАД+ и ФАД нуклеотиды соединены другой связью - между остатками фосфорных кислот.
6. Д Е З О К С И / Н У К Л Е О З И Д - это соединение азотистого основания и дезокси/рибозы (связанных N-гликозидной связью). ДезоксинуклеоЗиды обозначаются так же, как и обычные нуклеоЗиды, но с добавлением буквы 'д' в начале. Например, дАТФ, дГТФ. 2-дезокси/нуклеозиды входят в состав мономеров ДНК (дезокси/рибонуклеоЗидМОНОфосфатов). 5-дезоксинуклеозид является частью одной из коферментных форм витамина В12 - 5-дезокси/аденозил/кобаламина. (Цифрами со штрихами обозначают атомы пентозы в нуклеозидах.)
7. Р И Б О Н У К Л Е О Т И Д - это нуклеотид, в состав которого входит остаток рибозы.
Функции рибонуклотидов - 1) рибонуклеотиды являются мономерами РНК, 2) в свободном виде являются макроэргами (АТФ и другие нуклеоЗидТРИфосфаты), 3) являются регуляторами (АТФ ингибирует процессы окислительного катаболизма, ГТФ регулирует работу ГТФ-зависимых белков (G-белков) и так далее).
8. Д Е З О К С И Р И Б О Н У К Л Е О Т И Д - это нуклеотид, в состав которого входит остаток дезоксирибозы
(дезоксирибоза отличается от рибозы тем, что у дезоксирибозы нет одного из атомов кислорода рибозы, обычно атома кислорода нет во втором положении). Функция дезокси/рибонуклеотидов - субстраты при синтезе ДНК.
9. Р И Б О / Н У К Л Е И Н О В А Я К И С Л О Т А (Р Н К ) - это нуклеиновая кислота, мономерами которой являются рибонуклеотиды, связанные сложноэфирными связями. Сокращение - РНК. Различают четыре основных разновидности РНК - мРНК, тРНК, рРНК и малые РНК. Главная роль малых РНК - регуляторная. А остальные РНК осуществляют синтез белка (этап трансляции).
10. п р о - Р Н К - это так называемая незрелая форма РНК. (То есть РНК, которая еще не превратилась в вещество, способное выполнять определенную функцию). Образуется про-РНК в процессе транскрипции. Процесс превращения про-РНК в 'зрелые' РНК (то есть в РНК, способные выполнять свои функции) называется процессингом про-РНК.
11. Д Е З О К С И Р И Б О / Н У К Л Е И Н О В А Я К И С Л О Т А ( Д Н К ) - это нуклеиновая кислота, мономерами которой являются дезокси/нуклеотиды, связанные сложноэфирными связями. Сокращенное обозначение - ДНК. ДНК существует комплексе с белками. ДНК нужна для синтеза РНК (см. 'транскрипция'), выполняя при синтезе РНК роль матрицы - в том смысле, что порядок нуклеотидов при синтезе РНК 'диктуется' порядком нуклеотидов участка ДНК (гена). Удвоение количества ДНК (в процессе репликации) часто необходимо для деления клеток.
12. Х Р О М А Т И Н - это комплекс ДНК и белков.
13. Х Р О М О С О М А - это комплекс ДНК и белков, имеющий определенную структуру (см. 'третичная структура ДНК') - от нуклеосомы до минибэндов. (?) Это как бы винтовая лестница, в которой вокруг оси закручен белок, к которому прикреплены петли.
14. Г Е Н - это участок ДНК, который кодирует (первичную) структуру определенного белка.
Более развернутое определение гена: ген - это участок ДНК, который может использоваться для синтеза РНК.
При этом ген является матрицей - то есть источником информации о порядке, в котором должны соединиться нуклеотиды РНК. (Процесс синтеза РНК на матрице гена называется транскрипцией. А РНК, полученная в результате транскрипции, называется про РНК или первичным транскриптом; прежде чем полученная при транскрипции РНК сможет осуществлять свои функции, обычно должен произойти так процессинг про РНК.) Один из видов синтезированных на матрице гена РНК (так называемые матричные РНК - мРНК) определяет порядок аминокислотных остатков в полипептидной цепи (то есть первичную структуру) будущего белка. Точнее - порядок аминокислотных остатков будущей молекулы белка определяется порядком нуклеотидов РНК.
15. Ф Е Н О Т И П И Ч Е С К И Й П Р И З Н А К - это любое свойство организма. Например, цвет волос и сглаз, наличие или отсутствие синтеза витамина С и так далее.
Наличие определенного фенотипического признака зависит от протекания в организме определенных ПРОЦЕССОВ. Например, такой фенотипический признак большинства животных, как неспособность болеть цингой, обусловлен тем, что в организмах этих животных есть процесс синтеза витамина С (который для этих животных не является витамином, в отличие от человека, для которого витамин С является витамином)). Возможность протекания определенного процесса в организме зависит от наличия в организме БЕЛКА, который способен осуществлять этот процесс. Например, для процесса синтеза витамина С необходимо наличие ферментов, которые катализируют реакции синтеза витамина С. Возможность синтеза определенного белка в организме зависит от наличия в организме ГЕНА, который кодирует первичную структуру этого белка.
16. Э К С П Р Е С С И Я Г Е Н А - слово экспрессия означает проявление. Экспрессия гена - это проявление гена. Ген проявляется в конкретном свойстве организма, то есть в фенотипическом признаке.
Для того, чтобы ген проявился в признаке (то есть чтобы экспрессировался), должен произойти синтез белка, который кодируется данным геном. Кодируемый геном белок осуществит определенный процесс, и в результате осуществления процесса возникнет определенный признак. Например, если с помощью генов, которые кодируют ферменты синтеза витамина С, произойдет синтез этих ферментов, то ферменты будут катализировать реакции синтеза витамина С, и в организме появится витамин С. Возникнет такой фенотипический признак, как отсутствие потребности получать витамин С с пищей и неспособность болеть цингой.
Есть такое понятие, как этапы экспрессии гена. К этапам экспрессии относятся 1) транскрипция, 2) процессинг про-РНК, 3) трансляция и 4) процессинг полипептидной цепи (фолдинг и модификация). В результате осуществления всех этих этапов появляется белок, кодируемый экпрессируемым геном. А при работе этого белка появится фенотипический признак.
17. Э К С П Р Е С С И Р У Е М Ы Е Г Е Н Ы - это гены, которые экспрессируются,
то есть используется для синтеза белка, первичную структуру которого они кодируют. Непосредственно гены используются только для синтеза РНК, то есть для процесса транскрипции. А в остальных этапах экспрессии гена участие самого гена не требуется. От набора экспрессируемых генов зависит набор белков клетки и, следовательно, характер процессов в клетке, в результате которых клетка приобретает определенные особенности структуры и функций - то есть дифференцируется. Таким образом, клетки ДИФФЕРЕНЦИРУЮТСЯ благодаря экспрессии в клетках разных генов. Особенно в процессе эмбриогенеза, но не только. Процент генов, которые экспрессируются в конкретной клетки, не больше 8. Есть гены, которые экспрессируются во всех клетках - такие гены называют генами домашнего хозяйства. Пример генов домашнего хозяйства - это гены, которые кодируют ферменты гликолиза. Они экспрессируются во всех клетках. Некоторые гены экспрессируются только в определенных клетках - такие гены называют специализированными. Например, гены, которые кодируют белок миозин, экспрессируются только в мышечных клетках.
18. М О Л Ч А Щ И Е Г Е Н Ы - это гены, которые НЕ экспрессируются в конкретной клетке. То есть - не используются для синтеза белка, не подвергаются процессу транскрипции. Например, гены, которые кодируют ферменты синтеза мочевины, не экспрессируются в большинстве клеток. Процент молчащих генов в конкретной клетке - около 92.
19. Н У К Л Е А З А - это фермент, который расщепляет нуклеиновые кислоты до нуклеотидов (мономеров). Путем гидролиза фосфодиэфирных связей.
20. Н У К Л Е О Т И Д А З А - это фермент, который расщепляет нуклеоТиды (на нуклеозиды и фосфат, путем гидролиза сложноэфирной связи между остатками рибозы и фосфата.)
О Б М Е Н Н У К Л Е О Т И Д О В и его нарушения
21. А Д Е Н О З И Н - это соединение аденина и рибозы, нуклеоЗид. Обозначение - А. Гормон.
22. Г У А Н О З И Н - это соединение гуанина и рибозы, нуклеоЗид. Обозначение - Г.
23. Т И М И Д И Н - это соединение тимина и дезоксирибозы, нуклеоЗид. Обозначение - Т.
24. Ц И Т И Д И Н - это соединение цитозина и рибозы, нуклеоЗид. Обозначение - Ц.
25. У Р И Д И Н - это соединение урацила и рибозы, нуклеоЗид. Обозначение - У.
26. О Р О Т И Д И Н - это соединение оротата и рибозы, нуклеоЗид. Обозначение - О.
27. И Н О З И Н - это соединение гипоксантина и рибозы, нуклеоЗид. Обозначение - И.
28. К С А Н Т И Н / О К С И Д А З А (КсО) - это фермент, который катализирует превращение ксантина в мочевую кислоту и превращение гипоксантина в ксантин. При катаболизме пуринов.
29. И Н Г И Б И Р О В А Н И Е КсО - это снижение активности ксантин/оксидазы. Применяется с целью снижения образования мочевой кислоты при подагре и риске почечной недостаточности при вторичной гипер/урикемии.
30. У Р А Т Ы - это соли мочевой кислоты. Опасны для суставов и почек (см. 'гипер/урик/емия'). Но при этом являются антиоксидантами, из-за чего в небольших количествах полезны. Есть предположение о влиянии уратов на энергичность и на интеллект - так как многие известные люди были подагриками.
31. Г И П Е Р / У Р И К / Е М И Я - это повышенное содержание в крови уратов. Является результатом повышенного образования уратов или сниженного выведения уратов почками. Повышенное образование уратов является результатом повышенной активности ферментов катаболизма пуринов (например, ксантин/оксидазы) или повышенного распада нуклеиновых кислот при массивной гибели клеток. Опасность гипер/урик/емии - ураты плохо растворимы в воде, и поэтому могут превращаться в кристаллы, откладываться в суставах, в мочевыводящей системе. Отложению уратов способствует кислая среда, сниженное кровообращение. Особо опасно отложение уратов в мочевыводящей системе, так как может привести к почечной недостаточности.
32. П Е Р В И Ч Н А Я Г И П Е Р У Р И К Е М И Я - это гипер/урик/емия, являющаяся результатом особенностей обмена веществ, при которых повышена скорость образования уратов. Повышенная скорость образования уратов является результатом повышенной активности ферментов, катализирующих реакции образования уратов. Повышенная активность ферментов связана с особенностями конформации молекул ферментов, а особенности конформации - с особенностями первичной структуры. А особенности первичной структуры связаны с особенностями генов.
33. П О Д А Г Р А - это повреждение отложениями уратов суставов (особенного больших пальцев ног) и почек. Кроме суставов и почек, ураты откладываются в коже (отложения уратов в коже называются тофусами). Отложения уратов в суставах приводят к артритам, болям. Но самое опасное при гипер/урик/емии - это риск развития почечной недостаточности.
34. В Т О Р И Ч Н А Я Г И П Е Р У Р И К Е М И Я - это гипер/урик/емия, которая развивается в результате некоторых заболеваний и лечения некоторых заболеваний. К таким заболеваниям относятся те, при которых происходит разрушение большого количества клеток, так как при этом происходит распад большого количества нуклеиновых кислот и образование большого количества пуринов, в результате катаболизма которых образуются большие количества уратов.
35. С И Н Т Е З Д Е Н О В О ( d e n o v o ) - это синтез пуриновых нуклеотидов из аминокислот.
36. Р Е Г Е Н Е Р А Ц И Я П У Р И Н О В Ы Х Н У К Л Е О Т И Д О В - это синтез пуриновых нуклеотидов из нуклеозидов и азотистых оснований, которые образуются при катаболизме нуклеотидов. Регенерация пуриновых нуклеотидов особо важна для клеток головного мозга и крови, так как в этих клетках нет синтеза пуриновых нуклеотидов де ново. При снижении регенерации пуриновых нуклеотидов возникает их дефицит в клетках головного мозга и крови, а также избыток уратов (подагра) - см. след ?.
37. С И Н Д Р О М Л Е Ш А - Н И Х А Н А (Н А Й Х Е Н А ) - это заболевание, которое развивается при снижении регенерации пуриновых нуклеотидов. Симптомы - самокалечение, умственная недостаточность, повреждение почек. Причиной снижения регенерации пуриновых нуклеотидов является недостаточная активность фермента регенерации (гипоксантин/гуанин/фосфо-рибозил/трансферазы). Причиной недостаточной активности фермента является дефект гена, которые кодирует фермент. Последствия снижения регенерации - 1) из-за снижения синтеза пуриновых нуклеотидов возникает дефицит нуклеотидов в клетках головного мозга и крови, 2) неиспользованные для регенерации азотистые основания превращаются в ураты, накопление которых приводит к повреждению суставов и почек. Примечание - это заболевание относится к первичным энзимопатиям.
38. А Д Е Н О З И Н / Д Е З / А М И Н А З А - это фермент, который катализирует дезаминирование аденозина. Дефицит активности этого фермента приводит к накоплению аденозина, что приводит к развитию синдрома врожденного иммунодефицита.
39. С И Н Д Р О М В Р О Ж Д Е Н Н О Г О И М М У Н О Д Е Ф И Ц И Т А ( С В И Д ) - это заболевание, которое развивается в результате сниженной активности фермента аденозин/дезаминаза. Причина сниженной активности аденозин/дезаминазы - дефект гена, который кодирует фермент.
40. - А Л А Н И Н - это аланин, у которого аминогруппа находится не в -положении, а в -положении. Образуется при распаде урацила и цитозина (через урацил).
41. -А М И Н О И З О М А С Л Я Н А Я К И С Л О Т А - это изомасляная (разветвленная) кислота, в -положении которой находится аминогруппа. Образуется при распаде тимина. А так как тимин образуется при распаде ДНК (при гибели клеток), то количество -амино/изо/масляной кислоты используется для оценки степени распада ДНК и гибели клеток в организме.
42. О М Ф (О Р О Т И Д И Н / М О Н О Ф О С Ф А Т ) - это нуклеоТид, соединение оротидина и фосфата.
Является промежуточным метаболитом при синтезе пиримидиновых нуклеотидов. Образуется из оротата и рибозо-5-фосфата, а превращается в УМФ при отщеплении СО2 от ОМФ.
43. И М Ф (И Н О З И Н / М О Н О Ф О С Ф А Т ) - это нуклеоТид, соединение инозина и фосфата.
Является промежуточным метаболитом при синтезе пуриновых нуклеотидов. Образуется из рибозо-5-фосфата и аминокислот, а превращается в АМФ или ГМФ.
44. Р И Б О / Н У К Л Е О Т И Д / Р Е Д У К Т А З А - это редуктаза, субстратом которой являются рибо/нуклеоТиды (точнее, нуклеоЗидДИфосфаты). Которые под действием этого фермента превращаются в дезокси/рибонуклеотиды (точнее, в дезокси/нуклеоЗидДИфосфаты). Дезокси/нуклеотиды нужны для синтеза ДНК и, следовательно, для деления клеток. Для превращения рибо/нуклеоТидов в дезокси/рибо/нуклеоТиды нужен источник атомов водорода (процесс является восстановительным). Источником атомов водорода являются глутатион или тиоредоксин.
45. Т И О Р Е Д О К С И Н (ТР)- это белок, функция которого - быть источником атомов водорода при синтезе дезокси/рибо/нуклеоТидов под действием фермента рибонуклеотид/редуктаза. В результате отдачи атомов водорода тиоредоксин превращается в окисленную форму. Источником атомов водорода для восстановления самого тиоредоксина является НАДФН. Тио - это сера - у ТР есть SH группы.
46. Т И О / Р Е Д О К С И Н / Р Е Д У К Т А З А - это редуктаза, субстратом которой является тиоредоксин.
Катализирует превращение окисленной формы тиоредоксина в восстановленную форму тиоредоксина за счет присоединения атомов водорода к окисленной форме тиоредоксина. Это необходимо для того, чтобы тиоредоксин был способен участвовать в синтезе дезокси/рибо/нуклеоТидов, которые необходимы для синтеза ДНК.
С т р у к т у р а Д Н К
47. П Е Р В И Ч Н А Я С Т Р У К Т У Р А Д Н К - это последовательность мономеров в ДНК. То есть - нуклеотидов (нуклеоЗидМОНОфосфатов). Мономеры ДНК соединены фосфодиэфирными связями. На одном конце 'цепочки' нуклеотидов свободен 5-конец, а на другом - 3-конец). Порядок нуклеотидов в нуклеиновых кислотах читается в направлении от 5-конца к 3-концу.
48. 5-конец - это конец НК, на котором есть фосфат, не образовавший ФДС с другим нуклеотидом
49. 3-конец - это конец НК, на котором есть (дезокси-) рибоза, не образовавшая ФДС с другим нуклеотидом.
50. В Т О Р И Ч Н А Я С Т Р У К Т У Р А Д Н К - это двойная спираль ДНК, дуплекс. Дуплекс образован двумя 'цепочками' нуклеотидов. Цепи удерживаются рядом благодаря водородным связям между комплементарными азотистыми основаниями (входящими в состав мономеров цепочек) - аденин одной цепи всегда связан с тимином другой цепи (двумя водородными связями), а гуанин одной цепи всегда связан с цитозином другой цепи(тремя водородными связями). Направления цепочек противоположны, то есть рядом с 5-концом одной цепочки находится 3-конец другой цепочки - поэтому говорят, что цепи антипараллельны друг другу.
51. Т Р Е Т И Ч Н А Я С Т Р У К Т У Р А Д Н К - это все разновидности структуры ДНК, которые могут образоваться из дуплекса в процессе формирования хромосомы. Сначала дуплекс 'наматывается' на октамеры из гистонов, затем полученная структуры образует спираль (фибриллу), затем эта спиралевидная структура образует петли, а затем минибэнды, а 'стопка' минибэндов называется хромосомой.
52. Г И С Т О Н Ы - это белки, на которые 'наматывается' дуплекс в процессе формирования третичной структуры. Но дуплекс наматывается не на отдельные молекулы гистонов, а на комплексы из восьми молекул гистонов - октамеры (по два экземпляра четырех видов гистонов). Заряд гистонов - положительный, а реакция - основная. Это нужно для того, чтобы было возможно взаимодействие с отрицательно заряженной и имеющей кислую реакцию ДНК. Заряд и реакция гистонов обусловлены высоким содержанием аминокислотных остатков лизина и аргинина. При репликации ДНК(е удвоении) перед делением клеток необходимо удвоить и количество гистонов в клетке - синтезировать эти белки. Поэтому любые факторы, которые снижают синтез белка в организме (дефицит АТФ, аминокислот, ингибиторы и так далее), замедляют или делают невозможным деление клеток.
53. Н У К Л Е О С О М А - это октамер из гистонов, на который 'намотан' дуплекс (дуплекс делает два витка).
Когда дуплекс наматывается на множество октамеров из гистонов, получается много нуклеосом, соединенных между собой участками дуплекса. Эти участки называются линкерами.
54. Л И Н К Е Р (линкерная ДНК) - это участок дуплекса, который не намотан на гистоновый октамер. С линкерными участками тоже связаны гистоны, но не октамеры, а одиночные глобулы; эта разновидность гистонов (молекулы которых связаны с линкерами) называются Н1. (Н - первая буква слова гистон.)
55. (5 терминов) Ф И Б Р И Л Л А - это 'цепочка' нуклеосом, свернутая спиралью. П Е Т Л И - это структуры, образованные при присоединении участков фибриллы к особому белку. Д О М Е Н Ы (петлевые домены) - это тоже самое, что и петли. КОНДЕСИРОВАННЫЕ ДОМЕНЫ - это структуры, образующиеся при сближении участков белка, на котором образованы петли (домены). М И Н И Б Э Н Д - см. конденсированные домены.
С В О Й С Т В А Г Е Н О М А эукариот
56. Г Е Н О М - это совокупность генов клетки или организма.
57. С П Е Й С Е Р Ы - это участки ДНК, которые не являются генами. То есть промежутки между генами.
58. И Н Т Р О Н Ы - это участки про-РНК, которые удаляются при превращении про-РНК в РНК (в процессе сплайсинга). А также - участки гена, с которых были транскрибированы удаляемые участки проРНК.
59. Э К З О Н Ы - это участки про-РНК, которые НЕ удаляются при превращении про-РНК в РНК (в процессе сплайсинга). А также - участки гена, с которых были транскрибированы НЕудаляемые участки про-РНК.
Концы экзонов соединяются между собой (фосфодиэфирными связями), в результате чего образуется последовательность нуклеотидов, которая отличается от последовательности про-РНК.
60. С П Л А Й С И Н Г - это процесс удаления одних участков про-РНК (интронов) и соединения остальных участков про-РНК (экзонов).
Более короткий вариант определения - это удаление интронов и соединение экзонов. Речь идет об интронах и экзонах про-РНК. НО НЕ ОБ ИНТРОНАХ И ЭКЗОНАХ ДНК - ИЗ ДНК ПРИ СПЛАЙСИНГЕ НИЧЕГО НЕ УДАЛЯЕТСЯ.
61. М О Б И Л Ь Н Ы Е Г Е Н Ы ( = прыгающие гены = транспозоны) - это гены, способные перемещаться из одного участка хромосомы в другой участок той же хромосомы или в другую хромосому. Процесс встраивания гена в другой участок генома называется интеграцией. При встраивании гена в другой участок может произойти повреждение генов, находящихся в этом участке, то есть мутация.
62. П Р Ы Г А Ю Щ И Е Г Е Н Ы - это синоним мобильных генов.
63. Т Р А Н С П О З О Н Ы - это синоним мобильных генов. От названия транспозоны происходит название транспозиция - то есть явление перемещения гена. Есть версия, что от транспозонов произошли вирусы.
64. Т Р А Н С П О З И Ц И Я - это явление перемещения транспозонов.
Как уже отмечалось, транспозиции могут быть причиной повреждения генов. Транспозиции относятся к так называемым 'перестройкам генома'.
65. Т Е Л О М Е Р Ы - это концы хромосом. (Но не любых хромосом, а хромосом некоторых поколений клеток, так как при делении клеток концы линейных хромосом укорачиваются. Точнее, укорочение концов хромосом происходит в результате репликации, которая происходит перед делением клетки. Причина укорочения ДНК при репликации - использование праймера - см. о репликации).
Роль теломеров - находясь на концах хромосомы и укорачиваясь при делении клеток, теломеры предотвращают укорочение соседних участков хромосомы (при делении клетки)
Соседние участки содержат гены и потеря этих участков означала бы потерю генов клеткой. А потеря генов клеткой привела бы к невозможности синтезировать определенные белки и осуществлять определенные процессы, в результате чего клетка потеряла бы способность делиться и способность нормально функционировать. Таким образом, теломеры защищают клетки и организм от старения.
66. Т Е Л О М Е Р А З А - это фермент, который катализирует синтез теломеров, то есть концевых участков хромосом. Благодаря теломеразе восстанавливается длина укороченных при делении клетки теломеров, что увеличивает количество возможных делений клетки. Матрицей при синтезе теломеров является РНК, которая входит в состав самой теломеразы. (Поэтому синтез теломеров является обратной транскрипцией). Теломераза работает в клетках, которые должны постоянно делиться и не активна в клетках, которые редко делятся. Наличие или отсутствие в клетке теломеразы зависит от того, работает ли (экспрессируется ли) ген, который кодирует первичную структуру белковой части теломеразы. Предполагается, что прекращение работы теломеразы является одной из причин старения. Предполагается, что активность теломеразы является одним из условий роста опухоли (следовательно, снижение работы теломеразы в опухолевых клетках могло бы замедлить рост опухоли).
М А Т Р И Ч Н Ы Е С И Н Т Е З Ы
67. М А Т Р И Ч Н Ы Е С И Н Т Е З Ы - это синтезы, для которых нужна матрица (то есть последовательность мономеров, которая 'диктует' порядок мономеров в синтезируемом продукте). Известно пять матричных синтезов - репликация ДНК и репликация РНК, транскрипция, трансляция и обратная транскрипция. Из этих пяти матричных синтезов в организме человека обнаружены все, кроме репликации РНК.
68. М А Т Р И Ц А - это последовательность мономеров, которая 'диктует' порядок мономеров в синтезируемом продукте. Матрицей всегда является нуклеиновая кислота - ДНК или РНК. А синтезируемым продуктом является другая нуклеиновая кислота или белок (точнее, полипептидная цепь). При этом порядок нуклеотидов матричной нуклеиновой кислоты диктует порядок нуклеотидов в синтезируемой нуклеиновой кислоте или порядок аминокислотных остатков в синтезируемой полипептидной цепи.
Порядок нуклеотидов матричной цепи определяет порядок нуклеотидов в синтезируемой цепи благодаря тому, что напротив азотистых оснований нуклеотидов матричной цепи 'выстраиваются' КОМПЛЕМЕНТАРНЫЕ им азотистые основания нуклеотидов синтезируемой цепи. (К аденину матричной цепи должен присоединиться тимин или урацил синтезируемой нуклеиновой кислоты (а при синтезе полипептидной цепи - основание тРНК), к цитозину матричной цепи должен присоединиться гуанин синтезируемой цепи и так далее.)
При синтезе полипептидной цепи напротив азотистых оснований (матричной РНК) 'выстраиваются' комплементарные им азотистые основания транспортной РНК (это азотистые основания так называемого антикодона - трех соседних нуклеотидов тРНК). А тРНК с определенным антикодоном способна транспортировать строго определенную аминокислоту).
69. К О М П Л Е М Е Н Т А Р Н Ы Й П А Р Т Н Е Р - это нуклеиновая кислота, азотистые основания которой связываются водородными связями с комплементарными им азотистыми основаниями матричной цепи. При репликации ДНК и при обратной транскрипции комплементарным партером является ДНК, при репликации РНК - и при транскрипции - РНК, а при трансляции - тРНК.
70. Т Р А Н С Л Я Ц И Я - это синтез полипептидной цепи. Из аминокислотных остатков, которые вступают в процесс трансляции в виде соединений с тРНК - то есть аминоацил-тРНК. Порядок, в котором соединяются аминоацилы, определяется порядком нуклеотидов в матричной РНК.
Другой вариант определения трансляции - это соединение аминокислотных остатков в полипептидную цепь в порядке, который определяется последовательностью нуклеотидов мРНК.
Трансляция является одним из матричных синтезов. При трансляции матрицей является мРНК, комплементарным партнером - тРНК, а продуктом - полипептидная цепь. Трансляция является этапом в синтезе белка, и не термин трансляция - не синоним синтеза белка. Трансляция относится к этапам экспрессии генов.
71. Р Н К - П О Л И М Е Р А З А - это фермент, который катализирует синтез РНК.
Путем соединения рибонуклеотидов между собой фосфодиэфирными связями.
РНК-полимераза катализирует присоединение нового рибонуклеотида к уже существующей цепочке нуклеотидов.
При этом к рибозе предыдущего нуклеотида присоединяется фосфат следующего нуклеотида, фосфодиэфирной связью.
(Стоит обратить внимание на формулу участка РНК). Фосфодиэфирная связь образуется между 3-положением предыдущего нуклеотида и 5-положением следующего нуклеотида.
В результате в начале цепочки нуклеотидов остается свободным 5-конец, а в конце цепочки нуклеотидов остается свободным 3-конец, поэтому говорят, что синтез нуклеиновых кислот происходит в направлении от 5-конца к 3-концу.
Из-за антипараллельности цепей нуклеиновых кислот (основания которых связаны водородными связями) направление чтения матричной цепи противоположно направлению синтеза новой цепи, то есть направление чтения матричной цепи - от 3-конца к 5-концу.
РНК-полимеразы участвуют в транскрипции, репликации РНК и репликации ДНК (см. 'праймаза').
При транскрипции матрицей является ДНК, поэтому РНК-полимеразу, которая участвует в транскрипции, называют ДНК-зависимой РНК-полимеразой. При репликации РНК матрицей является РНК, и поэтому РНК-полимеразу, которая участвует в репликации РНК, называют РНК-зависимой РНК-полимеразой.
Субстратами РНК-полимеразы являются нуклеоЗидТРИфосфаты, но в процессе присоединения очередного нуклеотида (к предыдущему) два фосфата отщепляются, в процессе чего к предыдущему нуклеотиду присоединяется нуклеоЗидМОНОфосфат. Удаление двух фосфатов дает энергию для образования связи между нуклеотидами.
72. Д Н К - П О Л И М Е Р А З А - это фермент, который катализирует синтез ДНК.
ДНК-полимераза катализирует присоединение нового дезокси/рибонуклеотида к уже существующей цепочке нуклеотидов.
При этом к дезокси/рибозе предыдущего нуклеотида присоединяется фосфат следующего нуклеотида, фосфодиэфирной связью. (Или к рибозе предыдущего нуклеотида - если это нуклеотид праймера).
(Стоит обратить внимание на формулу участка ДНК). Фосфодиэфирная связь образуется между 3-положением предыдущего нуклеотида и 5-положением следующего нуклеотида.
В результате в начале цепочки нуклеотидов остается свободным 5-конец, а в конце цепочки нуклеотидов остается свободным 3-конец, поэтому говорят, что синтез нуклеиновых кислот происходит в направлении от 5-конца к 3-концу.
Из-за антипараллельности цепей нуклеиновых кислот (основания которых связаны водородными связями) направление чтения матричной цепи противоположно направлению синтеза новой цепи, то есть направление чтения матричной цепи - от 3-конца к 5-концу.
ДНК-полимеразы участвуют в репликации ДНК, в обратной транскрипции и в репарации ДНК (при так называемом заполнении бреши).
При репликации ДНК матрицей является ДНК, поэтому ДНК-полимеразу называют ДНК-зависимой ДНК-полимеразой. При обратной транскрипции матрицей является РНК, и ДНК-полимеразу называют РНК-зависимой ДНК-полимеразой.
Субстратами РНК-полимеразы являются дезокси/нуклеоЗидТРИфосфаты, но в процессе присоединения очередного нуклеотида (к предыдущему) два фосфата отщепляются, в процессе чего к предыдущему нуклеотиду присоединяется дезокси/нуклеоЗидМОНОфосфат.
Удаление двух фосфатов дает энергию для образования связи между нуклеотидами.
ДНК-полимераза не способна соединять первые несколько нуклеотидов - см. 'праймер'.
73. Р Е П Л И К А Ц И Я Р Н К - это синтез РНК а матрице РНК. Этот вид матричных синтезов обнаружен только у вирусов.
74. Т Р А Н С К Р И П Ц И Я - это синтез (про-)РНК на матрице ДНК. Катализируется РНК-полимеразами (ДНК-зависимыми). Процесс транскрипции является первым этапом экспрессии гена.
75. О Б Р А Т Н А Я Т Р А Н С К Р И П Ц И Я - это синтез ДНК на матрице РНК. Катализируется обратной транскриптазой (РНК-зависимой ДНК-полимеразой). Значение обратной транскрипции - обратная транскрипция является 1) этапом в амплификации, 2) а также в процессе встраивания вирусной ДНК в геном человека.
76. Р Е ( Д У ) П Л И К А Ц И Я Д Н К - это синтез ДНК на матрице ДНК. В результате репликации ДНК удваивается дуплекс (из хромосомы образуются две хроматиды, которые соединены между собой, и разъединение которых происходит в процессе деления клетки).
Значение репликации ДНК - репликация ДНК обычно предшествует делению клетки (исключения -1) второе, редукционное деление мейоза, перед которым не происходит репликации ДНК, и 2) явление полиплоидии у растений, когда репликация ДНК происходит, а клетка может после этого не делиться). В большинстве случаев деление клетки невозможно, если не произошла репликация ДНК. Следовательно, все, что препятствует репликации ДНК, препятствует делению клеток и может быть причиной снижения кроветворения, регенерации клеток слизистой ЖКТ, заживления и так далее. Примеры препятствий для репликации ДНК - 1) дефицит витаминов, участвующих в синтезе нуклеотидов (фолата, В12, В6, РР и В2 и других), 2) снижение пентозофосфатного пути (он должен дать НАДФН для восстановления рибонуклеотидов и рибозо-5-фосфат - часть нуклеотидов; причиной снижения ПФП могут быть дефицит влияния инсулина, витаминов В1 и РР, глюкозы), 3) дефицит АТФ (при дефиците кислорода, витаминов ЦТК и ДЦ, пищи), дефицит гормонов, способствующих репликации ДНК. См таблицу по репликации на А4, заполненную Вами. Э т а п ы с и н т е з а Д Н К :
? Что происходит этапы (?1-5 относятся к репликации). Катализатор (фермент)
1. Превращение хромосому в дуплекс (то есть - третичной структуры ДНК во вторичную): 'снятие суперспирализации' ТОПО / ИЗОМЕРАЗЫ
2. Разделение двух цепей дуплекса на две отдельные цепи;
путем разрушения водородных связей между азотистыми основаниями цепей Х Е Л И К А З А
3. Образование на матричных цепях дуплекса коротких цепочек из нескольких рибонуклеотидов - олиго/рибонуклеотидов, которые называются праймерами П Р А Й М А З А
(РНК-полимераза)
4. Присоединение к последнему нуклеотиду (каждого) праймера дезокси/рибонуклеотидов и тем самым - образований новой, дочерней цепочки ДНК ДНК-зависимая
ДНК-полимераза
5. Соединение концов соседних участков дочерних цепочек ДНК (после удаления рибонуклеотидов праймеров и 'установки' на их месте дезокси/рибонуклеотидов - то есть после так называемого заполнения бреши)
ДНК-ЛИГАЗА
6. (Не во всех клетках) Образование теломеров взамен укороченных при репликации ДНК
(с целью предотвращения потери генов в последующих поколениях клетки) Т Е Л О / М Е Р А З А
77. П О Л У К О Н С Е Р В А Т И В Н Ы Й С П О С О Б РЕПЛИКАЦИИ ДНК - название способа означает, что в каждом из двух новых дуплексах, которые образуются при завершении репликации, одна цепь - из исходного дуплекса (бывшая матричной при репликации), а вторая цепь - синтезирована при репликации (была дочерней при репликации).
78. Р Е П Л И К О Н - это участок репликации одной из дочерних цепей ДНК (лидирующей). (ДНК слишком длинная, и для более быстрого удвоения дуплекса синтез дочерних цепей начинается одновременно во многих точках - участок ДНК между соседними точками и называется репликоном).
79. Р Е П Л И К А Т И В Н А Я В И Л К А - это участок, в котором произошло разделение цепей (матричных) дуплекса (исходного). Репликативная вилка образуется в результате действия фермента хеликаза.
80. М А Т Р И Ч Н Ы Е Ц Е П И Д У П Л Е К С А - это цепи исходного дуплекса, которые используются в качестве матриц при синтезе новых цепей (которые называются дочерними) в процессе репликации ДНК.
Направление, в котором происходит считывание информации с матричных цепей - от 3-конца к 5-концу.
81. Д О Ч Е Р Н И Е Ц Е П И - это цепи ДНК, которые синтезируются в процессе репликации ДНК; матрицей при синтезе дочерней цепи является цепь исходного дуплекса (которая называется матричной цепью).
Направление, в котором происходит синтез дочерних цепей - от 5-конца к 3-концу. То есть направление синтеза дочерней цепи противоположно направлению считывания матричной цепи. Это связано с антипараллельностью цепей нуклеиновых кислот, азотистые основания которых связаны друг с другом.
82. Л И Д И Р У Ю Щ А Я Ц Е П Ь - это дочерняя цепь, направление синтеза которой совпадает с направлением движения репликативной вилки. Благодаря совпадению направлений лидирующая цепь синтезируется непрерывно (имеется в виду - по сравнению со второй дочерней цепью, в пределах одного репликона).
83. О Т С Т А Ю Щ А Я Ц Е П Ь - это дочерняя цепь, направление синтеза которой НЕ совпадает с направлением движения репликативной вилки. Из-за несовпадения направлений отстающая цепь синтезируется более короткими участками, чем лидирующая - эти участки отстающей цепи называются фрагментами Оказаки.
84. Ф Р А Г М Е Н Т Ы О К А З А К И - это участки синтеза отстающей цепи.
85. П Р А Й М Е Р - это короткая цепочка рибонуклеотидов (олиго/рибонуклеотид), которая синтезируется на матрице ДНК при репликации и играет роль 'затравки' - в том смысле, что с синтеза праймера начинается синтез ДНК (к последнему рибонуклеотиду праймера присоединяется первый дезокси/рибонуклеотид из будущей цепочки дезокси/рибонуклеотидов).
Впоследствии РИБОнуклеотиды праймера удаляются (в результате чего на их месте появляется так называемая брешь) и на их месте появляются дезокси/рибонуклеотиды (это называют заполнением бреши).
Цепочка дезокси/рибонуклеотидов появляется за счет (?) присоединения дезокси/рибонуклеотидов к последнему дезокси/рибонуклеотиду предыдущего участка репликации (ДНК-полимеразой). После заполнения бреши все дезокси/рибонуклеотиды 'на месте', остается только образовать связь (фосфодиэфирную) между последним нуклеотидом предыдущего участка репликации и первым нуклеотидом следующего участка репликации. Образование этой связи катализирует ДНК-лигаза, с затратой АТФ (расщепляемого до АМФ и двух фосфатов).
Необходимость в синтезе праймера обусловлена тем, что ДНК-полимераза не способна соединять первые несколько нуклеотидов. Поэтому первые несколько нуклеотидов соединяются РНК-полимеразой (праймазой), и эти первые несколько нуклеотидов являются РИБОнуклеотидами. А присоединять дезокси/рибонуклеотиды к уже существующей цепочке нуклеотидов ДНК-полимераза способна.
Удаление нуклеотидов праймера нужно потому, что они являются РИБОнуклеотидами, а в синтезированной ДНК должны быть только дезокси/рибонуклеотиды.
86. П Р А Й М А З А - это фермент, который катализирует образование праймера. Путем соединения рибонуклеотидов фосфодиэфирными связями. Относится к ДНК-зависимым РНК-полимеразам.
87. Д Н К - Л И Г А З А - это фермент, который катализирует образование (фосфодиэфирной) связи между соседними дезокси/нуклеотидами в ДНК. (ДНК-лигаза катализирует образование связи между дезокси/нуклеоЗидМОНОфосфатами). Работает при репликации ДНК и при репарации ДНК. При репликации ДНК-лигаза соединяет последний нуклеотид предыдущего участка репликации и первый нуклеотид следующего участка репликации, соединяя тем самым соседние участки репликации.
88. Т О П О И З М Е Р А З Ы - это ферменты, которые осуществляют превращение хромосомы в дуплекс.
89. Х Е Л И К А З А (Г Е Л И К А З А ) - это фермент, который осуществляет разделение цепей дуплекса на две отдельные цепи. И который тем саамы образует репликативную вилку.
90. О Б Р А Т Н А Я Т Р А Н С К Р И П Т А З А - это фермент, который катализирует процесс обратной транскрипции. Синоним - РНК-зависимая ДНК-полимераза.
91. А М П Л И Ф И К А Ц И Я - это копирование генов. Более полный вариант определения - это процесс появления копий генов. Значение амплификации - копии генов нужны для более быстрого синтеза кодируемых ими белков; быстрый синтез белков нужен 1) при эмбриогенезе, 2) а также для получения белков, обезвреживающих ксенобиотики (см. о множественной лекарственной устойчивости).
Этапы амплификации - 1) синтез РНК в процессе обычной транскрипции,
2) обратная транскрипция - использование синтезированной при транскрипции РНК в качестве матрицы для синтеза комплементарной ей ДНК (кДНК); сначала синтезируется одна цепочка кДНК, а затем на матрице этой первой цепочки ДНК синтезируется комплементарная ей вторая цепочка ДНК - получается двухцепочечная ДНК, которая является копией того участка ДНК, который использовался для транскрипции РНК,
3) встраивание полученной копии гена в хромосому - это называется интеграцией в геном.
92. к Д Н К - это комплементарная ДНК, которая получена при обратной транскрипции (имеется в виду, что кДНК комплементарна РНК, которая послужила матрицей при синтезе кДНК).
93. И Н Т Е Г Р А Ц И Я В Г Е Н О М - это встраивание в хромосому ДНК-овой последовательности, которая получена в процессе обратной транскрипции.
Если матрицей при обратной транскрипции послужила собственная РНК (то есть синтезированная в процессе транскрипции), то в результате интеграции в геном в хромосоме оказывается копия гена. А если матрицей при обратной транскрипции послужила РНК вируса, то в результате интеграции в геном в хромосоме оказывается ген вируса. Этот ген вируса может использоваться для синтеза вирусных РНК, а вирусные РНК могут использоваться для синтеза вирусных белков, что может привести при соединении вирусных РНК и белков к образованию новых вирусных частиц - то есть к размножению вируса.
94. П Р О В И Р У С - это кДНК, которая синтезируется на матрице РНК в процессе обратной транскрипции.
С И Н Т Е З Б Е Л К А
95. П Р О - Р Н К - это РНК, которая не готова осуществлять свои функции.
Но после прохождения определенных процессов (которые называют процессингом про-РНК) сможет осуществлять свои функции. Про-РНК образуется в результате транскрипции, то есть соединения рибонуклеотидов в соответствии с порядком нуклеотидов в участке ДНК (то есть с порядком нуклеотидов гена). Катализируется синтез про-РНК ферментом РНК-полимеразой.
96. П Р О Ц Е С С И Н Г Р Н К - это процессы, в результате которых про-РНК превращается в РНК, способную выполнять свои функции.
Другими словами, процессинг - это созревание. Один и этапов процессинга про-РНК называется сплайсингом, но сплайсинг - это не синоним процессинга. Кроме процессинга про-РНК, есть процессинг полипептидной цепи.
97. С П Л А Й С И Н Г - это процесс удаления интронов и соединения экзонов.
Сплайсинг относится к процессам процессинга про-РНК. Осуществляется сплайсосомой. Сплайсинг должен быть очень точным - с точность до нуклеотида, иначе последовательность нуклеотидов изменится, и РНК не сможет выполнять свои функции. Есть заболевания, которые связаны с неправильным сплайсингом (например, -талассемия).
98. С П Л А Й С О С О М А - это комплекс белков и малой РНК, который осуществляет сплайсинг.
99. А Л Ь Т Е Р Н А Т И В Н Ы Й С П Л А Й С И Н Г - это значит, что сплайсинг может происходить по-разному - в одном случае из исходной про-РНК удаляются одни участки, а в другом случае - другие участки.
В результате из одной и той же исходной про-РНК может образоваться несколько разных РНК, а при использовании этих РНК для трансляции может образоваться несколько разных полипептидных цепей. (Существование альтернативного сплайсинга - это одна из причин, по которым на основе одного и того же гена может образоваться несколько разных белков).
100. С И Н Т Е З Б Е Л К А - это процессы, в результате которых образуется белок из набора аминокислот. К синтезу белка относятся (этапы синтеза белка): 1) процессы активации и узнавания аминокислот, 2) трансляция, 3) процессинг полипептидной цепи (фолдинг и модификация полипептидной цепи).
101. Т Р И П Л Е Т - это последовательность из трех нуклеотидов. Существует 64 разновидности триплетов.
102. К О Д О Н - это триплет мРНК, который кодирует определенную аминокислоту. Одну-единственную аминокислоту - это явление называется однозначностью генетического кода. См. стоп-кодоны.
103. А Н Т И К О Д О Н - это триплет тРНК, который должен комплементарно связываться с кодоном мРНК при процессе трансляции. К тРНК с определенным антикодоном должна присоединяться только одна-единственная аминокислота - за счет этого генетический кодон однозначен - то есть каждый кодон кодирует только одну аминокислоту.
104. С Т О П - К О Д О Н - это кодон, при встрече с которым в процессе трансляции (в А-центре рибосомы) процесс удлинения полипептидной цепи (то есть элонгация) останавливается (то есть происходит терминация, которая считается последней стадией трансляцией). Известно 3 стоп-кодона.
105. Т Е Р М И Н А Л Ь Н Ы Й К О Д О Н - это синоним стоп-кодона.
106. И Н И Ц И Р У Ю Щ И Й К О Д О Н - это кодон мРНК, с чтения которого начинается процесс трансляции, инициирующий кодон кодирует метионин. (Первой аминокислотой при синтезе любой полипептидной цепи у эукариот является метионин, а у прокариот - формил/метионин).
107. Г Е Н Е Т И Ч Е С К И Й К О Д (ГК) - это набор правил, по которым происходит процесс трансляции. Свойства генетического кода - универсальность, триплетность, однозначность, вырожденность (избыточность), непрерывность, неперекрываемость. Генетический код - это не синоним генетического типа (в кино генетическим кодом называют то, что на самом деле, то есть в науке, называется генетическим типом). И мутации - это изменение НЕ генетического кода, а изменение генотипа.
108. Т Р И П Л Е Т Н О С Т Ь ГК- это свойство генетического кода, означающее, что аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов (а последовательность аминокислотных остатков - последовательностью триплетов).
109. О Д Н О З Н А Ч Н О С Т Ь ГК- это свойство генетического кода, означающее, что определенный триплет может кодировать только одну аминокислоту, то есть смысл триплета однозначен.
110. И З Б Ы Т О Ч Н О С Т Ь ГК- это свойство генетического кода, означающее, что есть избыток триплетов - некоторые аминокислоты кодируются не одним триплетом, а несколькими (для кодирования 20-ти белковых аминокислот было бы остаточно 20-ти триплетов, а существует более 60-ти триплетов).
111. В Ы Р О Ж Д Е Н Н О С Т Ь ГК- это свойство генетического кода, означающее то же самое, что и избыточность.
112. Н Е П Р Е Р Ы В Н О С Т Ь ГК- это свойство генетического кода, означающее, что кодоны мРНК читаются при трансляции непрерывно - один за другим. Например, участок мРНК с последовательностью ЦУГГАЦЦАГ читается так - ЦУГ кодирует одну аминокислоту, ГАЦ - следующую, ЦАГ - третью и так далее.
113. Н Е П Е Р Е К Р Ы В А Е М О С Т Ь ГК- это свойство генетического кода, означающее, что определенный нуклеотид относится только к одному кодону и не может относиться одновременно и к предыдущему, и к следующему кодону.
114. У Н И В Е Р С А Л Ь Н О С Т Ь ГК- это свойство генетического кода, означающее, что генетический код одинаков для всех живых организмов (почти для всех - у некоторых древних бактерий есть особенности).
115. А К Т И В А Ц И Я А М И Н О К И С Л О Т - это соединение аминокислот с тРНК, в результате которого образуется аминоацил-тРНК. См. 'рекогниция аминокислот'.
116. Р Е К О Г Н И Ц И Я А М И Н О К И С Л О Т - это значит, что аминокислоты присоединяются к строго определенным тРНК - к тРНК со строго определенными антикодонами (см. 'однозначность генетического кода').
117. А М И Н О А Ц И Л - это остаток аминокислоты, то есть аминокислота без ОН атомов карбоксильной группы.
118. А М И Н О А Ц И Л - т Р Н К - это соединение аминоацила и тРНК, считается активной формой аминокислот - в процесс трансляции аминокислоты вступают именно в виде аминоацил-тРНК.
119. А М И Н О А Ц И Л - т Р Н К / С И Н Т Е Т А З Ы - это ферменты, которые катализируют соединение аминоацилов и тРНК. С затратой АТФ, расщепляемого до АМФ и двух фосфатов. Именно эти ферменты обеспечивают присоединение к тРНК с определенным антикодоном строго определенного, единственного аминоацила.
120. Т Р А Н С Л Я Ц И Я - это синтез полипептидной цепи на матрице мРНК. Путем образования пептидных связей между аминоацилами (порядок аминоацилов определяет порядок кодонов мРНК). Осуществляется трансляция рибосомами. Относится к матричным синтезам, является этапом синтеза белка и экспрессии гена. Стадии трансляции - инициация, элонгация и терминация - о них далее.
121. Р И Б О С О М А - это комплексы белков и рибосомальных РНК (рРНК), которые осуществляют трансляцию. Относятся к органеллам.
В рибосоме различают малую субъединицу (субчастицу) и большую, которые соединяются для участия в трансляции, а до начала трансляции и после завершения трансляции существуют по отдельности. Малая субчастица выполняет генетическую функцию, а большая - каталитическую функцию, а вместе малая и большая субчастицы выполняют механическую функцию - см. фазы элонгации.
122. И Н И Ц И А Ц И Я трансляции - это начало трансляции. То есть стадия трансляции, при которой начинается синтез полипептидной цепи. При этом участники трансляции объединяются в комплекс (инициирующий комплекс) - субъединицы рибосомы, мРНК и первый аминоацил-тРНК. При этом первый аминоацил-тРНК связывается в П-центре рибосомы (антикодон тРНК связывается с кодоном мРНК - с инициирующим кодоном).
123. Э Л О Н Г А Ц И Я трансляции - это продолжение трансляции. При элонгации происходит соединение всех аминоацилов (пептидными связями). И тем самым - образование полипептидной цепи.
Порядок аминоацилов определяется порядком триплетов мРНК. Присоединение каждого очередного аминоацила происходит в результате событий, которые называют тремя фазами элонгации - см. далее. Первая фаза элонгации - это связывание аминоацил-тРНК в А-центре рибосомы, вторая - транспептидация, и третья фаза - это транслокация.
124. С В Я З Ы В А Н И Е А М И Н О А Ц И Л - т Р Н К - это первая фаза элонгации. Аминоацил-тРНК связывается в А-центре за счет образования водородных связей между азотистыми основаниями кодона мРНК и комплементарными им азотистыми основаниями антикодона тРНК.
Выбор аминоацил-тРНК определяется именно тем, комплементарны ли основания его антикодона основаниям кодона мРНК, который находится в А-центре. Если комплементарны - то связывание происходит, а если не комплементарны - то связывание не происходит. См. о генетической функции рибосомы и о малой субчастице рибосомы.
125. Т Р А Н С П Е Т И Д А Ц И Я - это перенос пептида: от тРНК в П-центре рибосомы на аминоацил-тРНК в А-центре, и образование между аминоацилом и перенесенным пептидом пептидной связи. В результате пептид удлиняется на один аминоацил. Вторая фаза элонгации. См. о каталитической функции рибосомы.
126. Т Р А Н С Л О К А Ц И Я - это смещение рибосомы относительно мРНК на один кодон. Третья фаза элонгации. В результате транслокации пептидил-тРНК оказывается в П-центре, а в А-центре оказывается новый кодон мРНК, с которым может связываться новый аминоацил-тРНК (у которого антикодон комплементарен кодону) - то есть могут произойти три фазы элонгации еще раз. Но если в А-центре окажется стоп-кодон, то произойдет терминация.
127. Т Е Р М И Н А Ц И Я трансляции - это прекращение синтеза полипептидной цепи. Происходит тогда, когда в А-центре рибосомы оказывается стоп-кодон (после очередной транслокации). При терминации все участники трансляции разъединяются - субъединицы рибосом и синтезированная полипептидная цепь отсоединяются от мРНК. Прежде чем полипептидная цепь превратится в белок, должен произойти фолдинг и (иногда) модификация.
128. Г Е Н Е Т И Ч Е С К А Я Ф У Н К Ц И Я Р И Б О С О М Ы - это функция, заключающаяся в связывании кодона мРНК (находящегося в А-центре рибосомы) водородными связями с комплементарным ему антикодоном тРНК. (События первой фазы элонгации). Генетическая функция осуществляется в основном малой субъединицей рибосомы.
129. К А Т А Л И Т И Ч Е С К А Я Ф У Н К Ц И Я Р И Б О С О М Ы - это функция, заключающаяся в катализе переноса пептида из П-центра на аминоацил тРНК, находящийся в А-центре, и в присоединении пептида к аминоацилу пептидной связью. То есть в осуществлении событий второй фазы элонгации - транспептидации. Каталитическая функция осуществляется в основном большой субъединицей рибосомы.
130. М Е Х А Н И Ч Е С К А Я Ф У Н К Ц И Я Р И Б О С О М Ы - это функция, заключающаяся в смещении рибосомы относительно мРНК на один кодон - чтобы находившийся в А-центре пептид оказался в П-центре и чтобы в А-центре оказался следующий кодон мРНК. См. 'транслокация'.
131. А - Ц Е Н Т Р - это участок рибосомы, в котором с кодоном мРНК связывается антикодон аминоацил-тРНК, а после переноса пептида из П-центра находится связанный аминоацил-тРНК с перенесенным на него и присоединенным к нему пептидной связью пептидом (то есть пептидил-тРНК).
132. П - Ц Е Н Т Р - это участок рибосомы, в котором находится пептидил-тРНК (за счет связи антикодона тРНК с кодоном мРНК), а после транспептидации находится тРНК, от которой был перенесен пептид. Именно в П-центре связывается самый первый аминоацил-тРНК (метионил-тРНК).
133. Ф О Л Д И Н Г - это 'сворачивание' полипептидной цепи. То есть образование третичной структуры, которая способна функционировать. Осуществляется особыми белками (шаперонами).
Если фолдинг осуществится неправильно, то есть приведет к образованию неправильной третичной структуры (не такой, какая должна образоваться при фолдинге данного белка в норме), то это приводит к заболеваниям (неправильного фолдинга). Так как при неправильном фолдинге организм не получает правильно свернутого белка, способного работать. А вместо нормальных белков получает структуры, которая способна образовывать нерастворимые агрегаты ('амилоиды'), которые накапливаются в организме и нарушают работу органов.
Причины неправильного фолдинга - неправильный фолдинг может быть результатом неправильной последовательности аминоацилов полипептидной цепи. А неправильная последовательность аминоацилов может быть результатом и изменения в гене (мутации), и ошибки при сплайсинге, и ошибки при транскрипции.
134. Ш А П Е Р О Н Ы - это белки, которые участвуют в сворачивании полипептидной цепи (в образовании третичной структуры). В быстром и правильном сворачивании. Кроме фолдинга, шапероны участвуют в транспорте белков через мембраны органелл.
135. П О С Т Т Р А Н С Л Я Ц О Н Н А Я М О Д И Ф И К А Ц И Я - это модификация после трансляции. То есть процессы видоизменения полипептидной цепи, происходящий после трансляции. Примеры модификации - химическая модификация, ограниченный протеолиз и образование сложных белков.
136. О Г Р А Н И Ч Е Н Н Ы Й П Р О Т Е О Л И З - это отщепление от белка некоторых пептидов. Ограниченному протеолизу подвергаются неактивные формы гормонов и ферментов - с целью активации. Кроме того, ограниченный протеолиз происходит при синтезе белков на рибосомах, связанных с ЭПС (отщепляется так называемый сигнальный пептид).
137. Х И М И Ч Е С К А Я М О Д И Ф И К А Ц И Я - это видоизменение в результате химических реакций (группы присоединяются или отщепляются). Примеры модификаций - гидроксилирование (например, коллагена для образования зрелого коллагена, с участием витамина С), фосфорилирование (при регуляции многих белков), гликозилирование (при образовании гликопротеинов, в ЭПС и аппарате Гольджи), образование дисульфидных связей, АДФ-рибозилирование (с участием НАД+ в качестве источника АДФ-рибозы) и другие.
138. С Л О Ж Н Ы Е Б Е Л К И - это белки, у которых есть, кроме полипептидной цепи, небелковая часть (кофактор). Например, гем у гемоглобина или ФАД у флавопротеинов.
С Т А Б И Л Ь Н О С Т Ь И И З М Е Н Ч И В О С Т Ь Г Е Н О М А
139. С Т А Б И Л Ь Н О С Т Ь Г Е Н О М А - это сохранение генов (и всей ДНК) без изменений. (Имеется в виду - сохранение химического состава ДНК в течение жизни клетки, а также при делении клеток и при передаче ДНК от родителей детям.)
Значение стабильности генома - сохранение генов необходимо для того, чтобы клетка (или ее дочерние клетки) могла синтезировать все необходимые белки, которые кодируются этими генами. Чтобы человек хорошо себя чувствовал в течение многих лет, а его дети были здоровыми. (Если химический состав гена изменяется, то это может привести к невозможности синтеза кодируемого им белка или к синтезу неправильного белка - см. о мутациях. Нарушение синтеза белков может привести к старению клетки или к превращению клетки в опухолевую. А изменение генов в половых клетках может стать причиной нежизнеспособности потомства.)
В течение жизни конкретной клетки постоянство в химическом составе ДНК поддерживается за счет репарации ('ремонта' поврежденных участков ДНК).
При удвоение хромосом перед делением клетки сохранение генов обеспечивается за счет высокой точности синтеза ДНК.
140. И З М Е Н Ч И В О С Т Ь Г Е Н О М А - это способность генома изменяться.
Следствие изменения генома - изменение синтеза белков, кодируемых измененными генами, и, следовательно, изменение процессов в организме.
Изменение синтеза белков может заключаться 1) в невозможности синтеза белка или 2) в синтезе белка со сниженной активностью, или 3) в синтезе белка с повышенной активностью, или 4) в синтезе белка, способного образовывать 'амилоиды' (см. 'фолдинг').
Чаще всего изменения в синтезе белка снижают жизнеспособность клетки и организма, но бывают и исключения.
Типы изменчивости генома - 1) мутации, 2) Одиночный и олигоНуклеотидный Полиморфизм (ОНП) и 3) перестройки. (Подробнее - далее.)
Причины изменения генов - 1) воздействие факторов окружающей среды (мутагенов), 2) изменения в результате кроссинговера (при образовании половых клеток - то есть мейозе), 3) изменения в результате встраивания в ДНК (интеграции): 3.1) перемещенного гена (транспозона), 3.2) копии гена (при амплификации), 3.3) ДНК, полученной на матрице вирусной РНК.
141. О Д И Н О Ч Н Ы Й И О Л И Г О / Н У К Л Е О Т И Д Н Ы Й П О Л И М О Р Ф И З М (О Н П ) - это то, благодаря чему все люди выглядят не как близнецы, а отличаются друг от друга. Полиморфизм - это множество форм, то есть разнообразие. Олиго/нуклеотид - это цепочка из нескольких нуклеотидов, в том числе в составе ДНК, в составе генов.
Олигонуклеотидный полиморфизм - это существование разных вариантов одного и того же гена. (У представителей одного и того же биологического вида). Один и тот же ген в том смысле, что кодирует один и тот же белок - то есть белок с одной и той же функцией.
А различие вариантов одного и того же гена заключаются в том, что у одного варианта одна последовательность нуклеотидов, а у другого варианта гена - другая последовательность нуклеотидов. Различия в последовательностях нуклеотидов небольшие - отличаются участки всего в несколько нуклеотидов (олигонуклеотидный полиморфизм); или даже всего один нуклеотид разный - в гене одного человека один нуклеотид на определенном месте, а у другого человека а этом же месте другой нуклеотид (одиночный полиморфизм).
Есть термин аллели - то есть разные варианты одного и того же гена. Можно (?) сказать, что ОНП - это существование разных аллелей в пределах одного биологического вида.
Причина появления аллелей - это, вероятно, мутации и перестройки. А причина, по которой некоторые аллели сохраняются в популяции - это то, что появившиеся аллели не мешают особи выжить или даже увеличивают ее жизнеспособность. В разных условиях жизни (климат, питание и так далее) выгодны разные аллели.
142. П Е Р Е С Т Р О Й К И - это изменения в ДНК, происходящие в результате перестановки достаточно больших участков ДНК. Примеры перестроек - 1) при кроссинговере меняются местами большие участки гомологичных хромосом, 2) перемещение мобильного гена (транспозиция), 3) интеграция: а) или копии собственного гена (полученной в результате амплификации), б) или встраивание ДНК, полученной при обратной транскрипции вирусной РНК.
143. М У Т А Ц И И - это изменения в гене, то есть в химическом составе гена. Например, отщепление или присоединение определенных групп (алкильных, например), окисление, разрушение химических связей.
Большинство мутаций вредно для организма. Но бывают исключения. Обычно мутациями называют не любые изменения в гене, а произошедшие в результате воздействия факторов окружающей среды.
144. М О Л Ч А Щ И Е М У Т А Ц И И - это мутации, которые не проявляются, то есть не приводят к изменениям фенотипа.
Основная причина отсутствия изменений в фенотипе - это сохранение способности белка, который кодируется мутировавшим гЕном, правильно работать. Сохранение способности белком работать возможно, если третичная структура белка, синтезируемого при экспрессии смутировшего гена незначительно отличается от третичной структуры белка, получавшегося до мутации. Третичная структура может незначительно отличаться в том случае, если незначительно изменилась последовательность аминоацилов в полипептидной цепи (если не потеряны важные аминокислоты и если свойства новых аминокислот похожи на свойства прежних аминокислот - например, если аспартат заменен глутаматом). Последовательность аминоацилов может вообще не измениться при мутации - если после мутации новые триплеты кодируют те же аминоацилы, которые кодировали триплеты до мутации.
145. М У Т А Г Е Н Ы - это факторы, под действием которых может произойти мутация.
Один из самых распространенных мутагенов - вещество бензпирен, которое поступает в организм при курении.
Мутагенами могут быть физические факторы (радиация, УФЛ), вещества (прооксиданты и алкиляторы), вирусы (например, гепатитов В и С) и живые организмы (например, гельминты и другие паразиты).
Поскольку мутагены могут превратить клетку в опухолевую, то многие мутагены являются и канцерогенами.
146. П Р О О К С И Д А Н Т Ы - это факторы, под действием которых могут образовываться активные формы кислорода (АФК). Прооксиданты относятся к мутагенам. Так как АФК способны окислять ДНК (наряду с другими веществами клетки).
Примеры прооксидантов (химических) - некоторые лекарства и другие ксенобиотики, избыток ионов меди и железа, витамин Д (но в нормальных дозах он необходим) и большие дозы витамина А.
Особенно опасны в качестве мутагенов ароматические ксенобиотики, так как они с большей легкостью проникают через мембраны в ядро и митохондрии (то есть туда, где есть ДНК).
Особенно много АФК в митохондриях (так как в митохондриях работает дыхательная цепь, использующая основной количество кислорода в клетке), поэтому чаще всего АФК приводят к мутациям ДНК митохондрий. Мутации в ДНК митохондрий осложняются тем, что ДНК митохондрий не подвергается репарации.
Снизить вред от прооксидантов можно за счет приема антиоксидантов - витаминов С, Е, А (в нормальных дозах). И веществ, которые улучшают работу ферментов антиокислительной системы - витаминов В1, РР, незаменимых аминокислот (полноценных белков), селена. Так как все эти вещества (антиоксиданты) снижают концентрацию АФК и помогают восстанавливать окисленные молекулы, в том числе - при репарации ДНК.
147. А Л К И Л Я Т О Р Ы - это источники алкильных групп (метильной и других).
Алкильные группы способны присоединяться к ДНК, изменяя химический состав ДНК, то есть приводя к одному из видов мутаций. Пример алкилятора - вещество безпирен. Бензпирен образуется при горении, поэтому поступает в организм при вдыхании дыма (чаще всего при курении) и при употреблении в пищу копченых продуктов.
Для исправления мутаций, которые заключаются в присоединении алкильных групп, нужно удалить присоединенные алкильные группы, то есть осуществить деалкилирование.