1. В организм человека попал онкогенный вирус. Каким образом осуществляется репликация его генома?
А. РНК вируса→РНК
В. РНК вируса→ДНК→РНК-вируса
С. РНК вируса→белок
D. ДНК вируса→ДНК
Е. ДНК вируса→мРНК
2. Под действие УФ – излучения в одной из нуклеотидных цепей ДНК образовался димер тимидиловой кислоты. Какой из указанных ферментов принимает участие в репликации ДНК и ее репарации?
А. ДНК-зависимая РНК-полимераза
В. Хеликаза
С. ДНК-полимераза III
D. ДНК-полимераза I
Е. Обратная транскриптаза
3. В результате генной мутации начался синтез «неправильного» белка, кодируемого поврежденным геном со сдвигом рамки считывания. При каких мутациях это происходит?
А. Вставка тринуклеотида
В. Делеция тринуклеотидов
С. Вставка нуклеотида
D. Выпадение цистрона
Е. Инверсия.
Эталоны ответов: 1.- В, 2 – D, 3 – С.
Краткие методические рекомендации к работе на практическом занятии
В начале занятия проводится проводится контроль исходного уровня знаний в виде фронтального опроса и его коррекция. Затем студенты приступают к выполнению самостоятельной работы: решению целевых обучающих задач, использую наборы задач. Далее под контролем преподавателя проводится анализ решения целевых обучающих и ситуационных задач и коррекция.
В конце занятия каждый студент получает индивидуальное задание, которое оценивается, и подводятся итоги.
ТЕМА 2.4. БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ В РИБОСОМАХ. ЭТАПЫ И МЕХАНИЗМ ТРАНСЛЯЦИИ. РЕГУЛЯЦИЯ БИОСИНТЕЗА БЕЛКОВ. ИНГИБИТОРНОЕ ДЕЙСТВИЕ АНТИБИОТИКОВ. ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ СОДЕРЖАТЕЛЬНОГО МОДУЛЯ
Актуальность темы
Непосредственное отношение к механизмам передачи наследственной информации имеет процесс трансляции, означающий перевод «четырехбуквенного языка нуклеиновых кислот на двадцатибуквенную речь аминокислот белков». Таким образом, трансляция завершает перевод генетической информации, зашифрованной в ДНК, в фенотипические признаки и функциональные свойства живых организмов, передающихся по наследству.
Основным условием существования живых организмов является наличие системы регуляции. Белоксинтезирующая система у прокариот и эукариот имеет существенные отличия. Это дает возможность избирательно тормозить биосинтез белков у бактерий использованием лекарственных препаратов. Однако многие из них токсичны и для человека. Современный врач имеет в своих руках действенное фармакологическое орудие борьбы с инфекцией, опухолями. Поэтому знание механизма синтеза белка, нуклеиновых кислот, на которые влияют противоопухолевые и антибактериальные препараты, совершенно необходимы.
Цели обучения
Общая цель
Уметь интерпретировать информацию о биосинтезе белка для объяснения адаптации организма к изменяющимся условиям среды и решения вопросов лечения и профилактики опухолевых и инфекционных болезней.
Конкретные цели: Цели исходного уровня:
Уметь:
| 1. Интерпретировать функции компонентов белоксинтезирующей системы и содержание этапов биосинтеза белков | 1. Интерпретировать правила Чаргаффа для понимания механизма взаимодействия кодона м-НРК с антикодоном т-РНК. (кафедра фармацевтической и медицинской химии) |
| 2. Интерпретировать механизм формирования первичной структуры белков | 2.Интерпретировать образование пептидно й связи (кафедра фармацевтической и медицинской химии) |
| 3.Применять знания о молекулярных механизмах регуляции синтеза белков на рибосомах для понимания механизма действия анибиотиков и противоопухолевых препаратов | 3. Интерпретировать структуру рибосом прокариотов и эукариотов (кафедра гистологии) |
Определение и обеспечение исходного уровня знаний-умений
Задания для проверки исходного уровня
1. Участок м-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов – АУЦ. Подберите антикодон т-РНК, который присоединит соответствующую аминокислоту к этому кодону м-РНК.
А. ТТА
В. УАГ
С. ЦАГ
D. ГУТ
Е. АГЦ
2. На молекуле ДНК полипептид кодируется следующими триплетами:
ААААГААТАЦГАТЦТ.
Какой фрагмент м-РНК кодирует этот пептид?
А. УУУУГУУАУЦЦГГЦУ
В. ТТТТЦААУГЦГАТЦГ
С. УУУУЦУУАУГЦУАГА
D. УУУУГУУАЦЦЦГГЦУ
Е. ГГГГЦУУАУГЦУАГА
3. По характеристикам какого компонента белоксинтезирующая система прокариот отличается от эукариот?
А. Рибосомам
В. т-РНК
С. ГТФ
D. м-РНК
Е. Инициирующему кодону
Эталоны ответов: 1 – В, 2 – С, 3 – А.
Информацию для восполнения исходного уровня можно найти в следующей литературе:
1. Биоорганическая химия: учеб.пособие / уклад. А. Г. Матвиенко; Донецкий мед.ун-т. - Донецк, 2013. - 205 с.
2. Биоорганическая химия [Электронный ресурс] : учеб.пособие / А. Г. Матвиенко [и др.]; Донецкий мед. ун-т. Каф.фарм. и мед. химии. - Донецк, 2013. - 1 электрон.опт. диск (CD-R) : цв. 12 см. : ил.
3. Биоорганическая химия [Электронный ресурс] : учебник / Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков, С. Э. Зурабян. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. – http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785970431887.html
Содержание обучения соответственно целям:
Теоретические вопросы
1. Генетический код и его свойства
2. Транспортная РНК: строение и роль в биосинтезе белка
3. Понятие активации аминокислот. Аминоацил-тРНК-синтетазы
4. Строение рибосом
5. Основные этапы биосинтеза белка: инициация, элонгация, терминация. Миссенс
и нонсенс мутации, мутации со сдвигом и без сдвига рамки считывания
6. Механизм действия дифтерийного токсина
7. Посттрансляционные модификации белков
8. Регуляция экспресси генов на примере модели лактозного оперона по Ф. Жакобу
и Ж.Моно
9. Антибиотики – ингибиторы матричных синтезов
Основные термины и их определения
Синтез белка отличается от других матричных биосинтезов тем, что между матрицей (мРНК) и продуктом-белком нет комплементарного соответствия. Поскольку матрица построена из 4 нуклеотидов, а продукт - полипептидная цепь из 20 аминокислот, то существует определенный закон шифрования аминокислот в нуклеотидной последовательности матрицы, т.е. генетический код.
Генети́ческий код - свойственный всем живым организмам способ кодирования последовательности аминокислотных остатков в составе белков при помощи последовательности нуклеотидов в составе нуклеиновой кислоты (табл. 1)..
Свойства генетического кода
- Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).
- Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.
- Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (не соблюдается для некоторых перекрывающихся генов вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки).
- Специфичность — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте (однако, кодон UGA у Euplotes crassus кодирует две аминокислоты — цистеин и селеноцистеин).
- Вырожденность — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.
- Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до.
- Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.
- Знаки препинания — триплеты выполняют функцию знаков препинания.
Основными компонентами синтеза белка являются: аминокислоты, тРНК, аминоацил-тРНК-синтетазы, мРНК, рибосомы, источники энергии, белки - факторы инициации, элонгации и терминации и кофакторы (табл. 1).
Таблица 1
Основные компоненты белоксинтезирующей системы и их функции в процессе трансляции
| Необходимые компоненты: | Функции: |
| 1. Аминокислоты | Субстраты для синтеза белков |
| 2. тРНК | Выполняют функцию адапторов - приспособителей аминокислот к кодонам мРНК. Акцепторным концом (-ССА) они взаимодействуют с аминокислотами, а антикодоном - с кодоном мРНК |
| 3. Аминоацил-тРНКсинтетазы | Каждый фермент катализирует реакцию специфического связывания 1 из 20 аминокислот с соответствующей тРНК |
| 4. мРНК | Матрица содержит линейную последовательность кодонов, определяющих первичную структуру белков |
| 5. Рибосомы | Рибонуклеопротеиновые субклеточные структуры, являющиеся местом синтеза белков |
| 6. АТФ, ГТФ | Источники энергии |
| 7. Белковые факторы инициации (IF), элонгации (EF), терминации (RF) | Специфические внерибосомные белки, необходимые для процесса трансляции |
| 8. Ионы магния | Кофактор, стабилизирующий структуру рибосом |
Рис. 1. Реакция активации аспартата, катализируемая аспарагил-тРНК-синтетазой
Трансляция на рибосоме включает этапы: инициации, элонгации и терминации.
Инициация начинается с присоединения к мРНК в области «кэпа» малой субъединицы рибосомы 40S, факторов инициации (IF), инициирующей Мет-тРНКМет и ГТФ. Когда в результате движения этого комплекса по мРНК антикодон Мет-тРНКМет свяжется с инициирующим кодоном АUG, комплекс останавливается. Происходит присоединение 60S-субъединицы рибосомы, сопровождающееся гидролизом ГТФ и отделением факторов инициации. Формируется 80S-рибосома с двумя активными центрами: Р (пептидильным) центром, в котором находится Мет-тРНКМет, и А(аминоацильным) центром, в область которого поступает первый смысловой кодон
мРНК (рис. 2.).
Рис. 2. Инициация белкового синтеза
Этап элонгации включает три последовательные стадии: 1) связывание аа-тРНКаа в А-центре, 2) образование пептидной связи, 3) транслокация.
Рис. 3. Элонгация полипептидной цепи:
1 - связывание аа-тРНКаа в А-центре требует затраты энергии ГТФ и участия фактора элонгации EF1 (на схеме аа-тРНКаа - Вал-тРНКВал);
2 - образование пептидной связи катализирует пептидилтрансфераза, активный центр которой формируется рРНК, входящей в состав большой субъединицы
рибосомы; 3 - перемещение рибосомы по мРНК на один кодон в направлении от 5'- к 3'-концу идет с использованием энергии ГТФ (транслокация) и при участии фактора EF2
Рис. 4. Терминация синтеза белка
Терминация трансляции происходит после включения в А-центр одного из стоп кодонов: UAG, UGA, UAA (рис. 4). Белковые факторы терминации RF1 и RF3, взаимодействуя с этими кодонами, при участии пептидилтрансферазы обеспечивают гидролитическое отщепление синтезированного полипептида от тРНК, а также освобождение тРНК из пептидильного центра и диссоциацию рибосомы на субъединицы с затратой энергии молекулы ГТФ.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 296.
