 |
Обмен нуклеотидов. матричные биосинтезы. Биосинтез нуклеотидов. Катаболизм нуклеотидов. Биосинтез нуклеиновых кислот. . Репликация ДНК.
|
|
|
|
ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ.
МАТРИЧНЫЕ БИОСИНТЕЗЫ.
Переваривание начинается в желудке под влиянием H+ и большой концентрации солей - происходит распад на белковый и нуклеотидный компоненты. Протеины перевариваются как и все белки, нуклеиновые кислоты в кишечнике распадаются до нуклеотидов, полинуклеотидов, нуклеозидов - всасывание и использование в виде блоков (Ф-гидролазы и фосфатазы).
БИОСИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ.
Для синтеза пуриновых оснований (А, Г) - испльзуются: (сложный процесс, по числу промежуточных соединений и сложности не уступает гликолизу)
Для синтеза пиримидиновых оснований (Ц, Т, У) используются:
Углеводы - риб-5-ф, дезокси-риб-5-ф. Поступают с пищей, Фн - всегда поступает с пищей. Пуриновые (А, Г) и пиримидиновые (Ц, Т, У) основания несут генетическую информацию, сахарные и фосфатные группы выполняют структурную роль.
Функция генов - кодирование синтезируемых в клетке белков. В норме поток информации в клетке идет: ДНК РНК белок.
Функция ДНК - хранение записи генетической информации для всех белков и РНК, регуляция биосинтеза компонентов клетки, обеспечение индивидуальности.
Функция РНК - перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот + обеспечение этого процесса.
КАТАБОЛИЗМ НУКЛЕОТИДОВ.
Распад в тканях под влиянием ДНК- и РНК-аз до нуклеотидов.
Пиримидиновые основания при полном катаболизме дают CO2 и NH3 (мочевину). Пуриновые основания - мочевую кислоту (в основном в печени).
ПОДАГРА характеризуется артритом и избытком мочевой кислоты в крови (гиперуринемия образуется насыщенный раствор, который выпадает в осадок. Воспалительные изменения суставов, а также сопровождающие это заболевание поражения почек обусловлены осаждением в тканях кристаллов мононатриевой соли мочевой кислоты. Со временем отложения уротата натрия превращаются в видимые простым глазом узлы, камни в мочевыводящих путях. Причины гиперуринемии - алиментарная, нарушение выведения ( заболевания почек), злоупотребление алкоголем, отравление солями тяжелых металлов, гентические факторы (нарушение механизмов повторного использования пуринов, активизация синтеза пуринов).
|
|
|
БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ.
Передача генетической информации (постулат молекулярной биологии): ДНК РНК белок. Механизм удвоения ДНК - репликация (перед делением накапливаются нуклеотиды - строительные кирпичи). В гипотезе Уотсона и Крика (1953г, трехмерная структура ДНК) самым существенным, с точки зрения генетики, является постулат, согласно которому 2 цепи ДНК комплементарны, и репликация каждой цепи, в результате которой образуются комплементарные дочерние цепи, приводит к возникновению 2 дочерних двуцепочных молекул ДНК, идентичных родительской молекуле, причем в каждой из дочерних молекул содержится одна цепь родительской. Такая репликация получила название полуконсервативной. Однако в принципе возможны и ещё 2 механизма репликации:
Меселсон и Сталь 1957/8 гг. провели эксперименты по определению способа репликации:
а) выращивали E. coli на среде (несколько поколений), содержащей в качестве источника азота (NH4Cl) изотоп N15
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК.
А. Корнберг (с 1955г - поиск фермента, синтезирующего ДНК) - ДНК-полимераза I, 500 мг чистого фермента получены из 100 кг E. coli. Условия работы фермента: все нуклеотиды, затравка ДНК, матричная ДНК. Катализ идет в напралении 5`- 3`, обладает также нуклеазной активностью. Синтез ДНК in vitro. Высокая репаративная активность.
1967 год ознаменовался открытием ДНК-лигазы - образование фосфоэфирной связи между 2 цепями. Фермент активен при наличии свободной OH-группы на 3`-конце одной цепи и фосфатной группы на 5`-конце другой, необходима затрата АТФ. Цепи ДНК, соединяемые ДНК-лигазой, должны быть двухцепочными.
|
|
|
В 1969 г. Лусия и Кэрнс выделили мутантную форму E. coli, где только 0, 5-1% нормальной полимерной активной ДНК-п-I, размножение хорошее, но быстрая гибель при УФ-облучении (вывод - репарация ДНК нарушена в мутантной форме. Выделены ДНК-п-II, III.
Синтез новой ДНК осуществляется одновременным раскручиванием родительской ДНК. Участок ДНК при этом называется репликационной волной. Начинается в определенном месте, идет в обоих направлениях с примерно одинаковой скоростью.
Одна цепь (дочерняя) синтезируется непрерывно (ведущая), а вторая прерывисто в виде коротких фрагментов (отстающая цепь) Оказаки (до 1000 нуклеотидов), сшивают фрагменты ДНК-лигазой. Образуются несколько репликационных включений через 3-7 тыс. пар нуклеотидов.
Затравкой для синтеза ДНК служит РНК. Фермент РНК-полимераза (праймаза) синтезирует короткую цепь из 10 нуклеотидов РНК, для этого фермента не нужна затравка для синтеза полинуклеотида. Синтез ДНК можно ингибировать рифамицином (ингибитор биосинтеза РНК).
В процессе репликации участвует большое количество белков (не менее 15), которые участвуют в поиске начала репликации, сплетении, расплетении, стабилизации одноцепочных участков, инициировании работы РНК-полимеразы. Механизм репликации столь сложен, чтобы избежать ошибки, постоянно идут возвраты правильности включения нуклеотидов, редактированию (частота ошибок не более 1 на 109-1010 пар.
|
|
|
