Обмен нуклеотидов. Матричные биосинтезы

Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК)

– это биополимеры (полинуклеотиды), состоящие из мононуклеотидов,

Функции РНК:

м-РНК является копией гена и матрицей (планом) для синтеза белка
т-РНК

Строение мононуклеотида

азотистое основание

пентоза

остаток фосфорной кислоты

нуклеозид

НУКЛЕОТИД

Пуриновые основания нуклеиновых кислот

Пиримидиновые основания нуклеиновых кислот

Углеводы нуклеотидов (пентозы)

(РНК) (ДНК)

рибоза дезоксирибоза

Гидролиз нуклеопротеинов

Катаболизм пуриновых оснований

В норме содержание мочевой кислоты в крови 0,14-0,5 ммоль/л

Нарушения обмена пуринов

Ингибитор ксантиноксидазы

Распад пиримидиновых оснований

Особенности синтеза нуклеотидов

Синтез идёт из обычных простых предшественников (ак, углекислого газа

(фосфорибозил-пирофосфат)

Синтез пуриновых нуклеотидов

Происхождение атомов пуринового кольца

Синтез пуриновых нуклеотидов

Синтез пиримидиновых нуклеотидов

оротидинмонофосфат (ОМФ) уридинмонофосфат (УМФ)

глу-NH2

Синтез пиримидиновых нуклеотидов

Синтез дезоксирибонуклеотидов

Ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот

Нарушения обмена нуклеотидов

Нарушение синтеза пиримидинов – оротацидурия – дефект ОМФ-декарбоксилазы (недостаток

основание

фосфодиэфирная связь

Первичная структура нуклеиновых кислот

основание

основание

Направление роста цепи

5'→3'

Поступающий нуклеотид

он х

х

х

Растущая цепь НК

Матрица – цепь ДНК

5'

5'

3'

3'

Принцип биосинтеза НК

Биосинтез ДНК (репликация) является:

матричным (матрица – обе нити ДНК)
комплиментарным
фрагментарным (нити ДНК

Полуконсервативность биосинтеза ДНК

Особенности репликации

ДНК-полимеразы δ и ε не могут соединять между собой два

Этапы репликации

1. Инициация:
Топоизомераза находит точку начала репликации, гидролизует одну фосфодиэфирную связь

Этапы репликации

ДНК-связывающие белки (SSB-белки) стабилизируют репликативную вилку, не давая восстанавливаться водородным

Инициация репликации

ДНК-полимераза α

ДНК-полимераза δ

ДНК-полимераза ε

Ориджин репликации

репликон

Инициация репликации

2. Элонгация
ДНК-полимераза δ продолжает удлинять нить из дезоксирибонуклеотидов на лидирующей нити,

Элонгация репликации

ДНК-полимераза α (праймаза)

ДНК-полимераза δ

ДНК-полимераза ε

Элонгация репликации

Терминация
ДНК-полимераза β (фермент репарации) удаляет праймеры и достраивает фрагменты ДНК
ДНК-лигаза

Функции ДНК-полимеразы β

Репарация ДНК

Вторичная структура ДНК

Строение нуклеосомы

Для биосинтеза РНК (транскрипции) необходимы:

МАТРИЦА – участок одной из нитей ДНК

Биосинтез РНК

Транскрибируемая нить

Нетранскрибируемая нить

РНК-полимераза

ДНК

пре-РНК (первичный транскрипт)

Биосинтез РНК

мононуклеотиды

Сайт терминации

Процессинг РНК (1. сплайсинг)

м-РНК

7-метилгуанозин

полиаденилат

5'

3'

Процессинг (2. модификация концов м-РНК)

Состав зрелой м-РНК

Вторичная структура р-РНК

Вторичная структура т-РНК

антикодон

Общая схема биосинтеза белка

Компоненты белоксинтезирующей системы

мРНК
20 Аминокислот
20 Аминоацил-тРНК синтетаз (АРС-аз)
Изоакцепторные тРНК
Рибосомы в

Ядерные стадии биосинтеза белка

Биосинтез мРНК (транскрипция)
Созревание мРНК (посттранскрипционный процессинг)

Функции т-РНК

Акцепторная: связывает аминокислоту и транспортирует её к месту синтеза белка
Адаптерная:

Строение т-РНК

антикодон

Таблица генетического кода

Характеристика генетического кода

Триплетность (1 аминокислота кодируется 3 нуклеотидами)
Специфичность (каждому кодону соответствует

Колинеарность генетического кода

Глу-тРНК

Цитоплазматические стадии биосинтеза белка

Активация аминокислот, или образование аминоацил-тРНК
Инициация
Элонгация
Терминация
Посттрансляционная модификация

Синтез аминоацил-тРНК

Рибосома эукариотов

Функции активной рибосомы

Связывание и удерживание белоксинтезирующей системы
Транслокация – перемещение м-РНК через

Функционирующая рибосома

Образование инициирующего комплекса

Инициация:

К малой субъединице рибосомы прикрепляется м-РНК
К инициирующему кодону прикрепляется Мет-т-РНК
К образовавшемуся

Инициация трансляции

Элонгация:

В пептидильном центре находится Мет-т-РНК, а в аминоацильном – аа-тРНК, соответствующая

ГТФ ГДФ+НР

Строение полирибосомы

Посттрансляционный процессинг

Модификация N-конца полипептидной цепи
Фолдинг (формирование пространственной структуры)
Химическая модификация (гидроксилирование, гликозилирование

Регуляция биосинтеза

1: РНК полимераза, 2: Репрессор, 3: Промотор, 4: Оператор, 5:

Действие регуляторных белков

Регуляция биосинтеза

Энхансеры – участки ДНК, присоединение к которым регуляторных белков усиливает

Амплификация

Типы генов в геноме

Структурные гены (кодируют белки)
Регуляторные гены:
Гены-регуляторы (регулируют работу

Клеточная дифференцировка

Классификация мутаций

Типы мутаций

Типы генных мутаций

Проявления мутаций

Механизмы увеличения числа и разнообразия генов в геноме

Механизмы увеличения числа и разнообразия генов в геноме (кроссинговер)

Механизмы увеличения числа и разнообразия генов в геноме (амплификация)

Полиморфизм белков –

изменение первичной структуры белка в пределах одного

Схема возникновения наследственных болезней

Биохимические проявления наследственных болезней