1. Переваривание нуклеиновых кислот и нуклеотидов в желудочно-кишечном тракте.
2. Источники атомов углерода и азота пуринового кольца.
3. Схема биосинтеза АМФ и ГМФ de novo.
4. Резервный путь биосинтеза АМФ, ГМФ. Схема синтеза ИМФ. АМФ, ИМФ, ГМФ.
5. Нарушения обмена пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов в организме человека (подагра)
Если образование мочевой кислоты в организме превышает ее выведение, то развивается состояние называемое гиперурикемия. Когда гиперурикемия принимает хронический характер, говорят о наличии подагры. В крови мочевая кислота находится в форме ее солей – уратов натрия. Растворимость уратов в плазме крови невелика и при превышении порога растворимости в плазме образуются кристаллы. Они откладываются в мягких тканях, суставах, образуя тофусы – подагрические узлы в мелких суставах, сухожилиях, хрящах, коже. Накапливающиеся в межклеточном веществе ураты некоторое время фагоцитируются, однако, фагоциты не способны разрушить пуриновое кольцо. В конце концов, это приводит к гибели самих фагоцитов, к выходу лизосомальных ферментов и развитию острой воспалительной реакции – развивается подагрический артрит. В 50-75% случаев первым признаком заболевания является мучительная ночная боль в больших пальцах ног.
Изменение активности ферментов метаболизма пуринов:
•увеличение активности ФРПФ-синтетазы – приводит к избыточному синтезу пуринов
•уменьшение активности гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансферазы (ГГФРТФ) – из-за этого ФРПФ не используется в связывании азотистых оснований, а уходит в первую реакцию синтеза пуринов. В результате возрастает количество разрушающихся пуринов и одновременно повышается их образование.
Оба этих нарушения рецессивны и сцеплены с X-хромосомой.
6. Схема биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов в тканях.
7. Распад пиримидиновых нуклеотидов в тканях.
8. Матричные биосинтезы в организме: репликация, репарация (биосинтез ДНК); транскрипция (биосинтез м-РНК, р-РНК, т-РНК), трансляция (биосинтез белка). Общая характеристика.
Матричные биосинтезы включают процессы: репликации, транскрипции, трансляции: Репликация – синтез ДНК, где каждая из двух цепей служит матрицей для образования новой цепи. Источниками энергии являются дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (дНТФ: дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ).
Транскрипция – синтез РНК на ДНК-матрице, образуются первичные транскрипты – мРНК, тРНК, рРНК, комплементарны матричной цепи ДНК, имеющей направление от 3՛ к 5՛-концу. Субстратами и источниками энергии для синтеза РНК являются рибонуклеозидтрифосфаты (НТФ: УТФ, ГТФ, ЦТФ, АТФ).
Трансляция (translation) – непосредственно синтез белка. Информация записана на четырёх буквенном языке нуклеиновых кислот (ТАГЦ), переводится на язык белков, состоящий из 20 букв. Синтез белка отличается от других матричных биосинтезов (репликации, транскрипции) тем, что между мРНК и продуктом-белком нет комплиментарного соответствия. Закон шифрования аминокислот в нуклеотидной последовательности матрицы называетсябиологическим кодом.
9. Репликация днк, характеристика процесса, механизм, субстраты, этапы, ферменты, биологическое значение.
Новые цепи синтезируются на матрице ДНК: 1. От 3՛ к 5՛-концу по ходу движениярепликативной вилки и называются лидирующей цепью. 2. От 3՛ к 5՛-концу против движениярепликативной вилки в виде праймеров (фрагментов Оказаки). ДНК полимеразы: 1. Не способны инициировать синтез новых цепей ДНК, они могут лишь удлинять имеющуюся нуклеотидную цепь. 2. Лидирующую цепь и отстающие нити начинаются с образования праймера – олигорибонуклеотида (РНК). 3. Образование олигонуклеотида катализирует праймаза – субъединица ДНК-полимеразы α. 4. Синтез лидирующей цепи продолжает ДНК-полимераза β. 5. Синтез отстающей цепи – ДНК-полимераза ε. ДНК-полимеразы β и ε (δ) обладают эндонуклеазной активностью. В ходе синтеза они могут исправлять допущенную ошибку, вырезать ненужный нуклеотид, что обеспечивают высокую точность синтеза ДНК. III этап синтеза ДНК – исключение праймеров и завершение формирования отстающей цепи ДНК. 1. В отстающей нити праймер удаляется эндонуклеазой. 2. ДНК-полимераза β заполняет образованную «брешь», присоединяя дезоксирибонуклеотиды. 3. Присоединение дезоксирибонуклеотида путём связывания 3՛-ОН одного фрагмента с 5՛-фосфатом предыдущего фрагмента; катализирует ДНК-лигаза. Это процесс, когда из множества фрагментов Оказаки образуется нить ДНК. 4. Результатом является образование дочерних цепей комплементарных и антипараллельных нитям материнской ДНК. 5. Молекулы ДНК человека имеют очень большие размеры, поэтому инициация синтеза ДНК происходит в точках инициации репликации ДНК – ориджинах репликации. Синтез ДНК начинается в области ориджина, идет в противоположных направлениях, в каждом ориджине образуются две репликативные вилки, которые перемещаются в противоположных направлениях, пока не встретятся. 6. Единица репликации у эукариот называется репликоном. Репликон– это участок ДНК между соединенными ориджинами.
10. Репарация днк, характеристика, субстраты, этапы, ферменты, биологическое значение.
Репарация ошибок и повреждений ДНК– восстановление ДНК, основанное на том, что ДНК - двухцепочечная молекула. Если нуклеотидная последовательность одной из двух цепей оказывается повреждённой (изменённой), информацию можно восстановить, так как вторая (комплементарная) цепь сохранена. Процесс репарации происходит в несколько этапов: 1. Выявление нарушений комплементарности цепей ДНК. 2. Устранение некомплементарного нуклеотида или только основания 3. Восстановление целостности цепи по принципу комплементарности. Количество этапов и ферментов, участвующих в его устранении, варьирует в зависимости от типа повреждения. Очень редко происходят повреждения, затрагивающие обе цепи ДНК, т.е. нарушения структуры нуклеотидов комплементарной пары. Такие повреждения в половых клетках не репарируются, так как для осуществления сложной репарации с участием гомологичной рекомбинации требуется наличие диплоидного набора хромосом. Все виды повреждений ДНК условно можно разделить на два вида: спонтанные и индуцируемые. I. Спонтанные повреждения ДНК происходят спонтанно (без участия каких-либо повреждающих факторов, например в результате ошибок репликации, дезаминирования нуклеотидов, депуринизации). Ошибки репликации Точность репликации ДНК очень велика, но примерно один раз на 105 - 106 нуклеотидных остатков происходят ошибки спаривания, тогда вместо пары нуклеотидов А-Т, G-С в дочернюю цепь ДНК оказываются включёнными нуклеотиды, некомплементарные нуклеотидам матричной цепи. Однако ДНК-полимеразы δ, ε способны после присоединения очередного нуклеотида в растущую цепь ДНК делать шаг назад (в направлении от 3'- к 5'- концу) и вырезать последний нуклеотид, если он некомплементарен нуклеотиду в матричной цепи ДНК. Этот процесс исправления ошибок спаривания (или коррекция) иногда не срабатывает, и тогда в ДНК по окончании репликации остаются некомплементарные пары, тем более, что ДНК-полимераза а лишена корректирующего механизма и «ошибается» чаще, чем другие полимеразы. При неправильном спаривании в первичной структуре дочерней цепи ДНК необычные основания не появляются, нарушена только комплементарность. Система репарации некомплементарных пар должна происходить только на дочерней цепи и производить замену некомплементарных оснований только в ней. Ферменты, участвующие в удалении неправильной пары нуклеотидов, распознают матричную цепь по наличию метилированных остатков аденина в последовательностях -GATC- . Пока основания нуклеотидных остатков в дочерней цепи неметилированы, ферменты должны успеть выявить ошибку репликации и устранить её. Распознавание и удаление (первый этап) некомплементарного нуклеотида происходят при участии специальных белков mut S, mut L, mut H. Каждый из белков выполняет свою специфическую функцию. Mut S находит неправильную пару и связывается с этим фрагментом. Mut Н присоединяется к метилированному (по аденину) участку -GATC-, расположенному вблизи некомплементарной пары. Связующим между mut S и mut Н служит белок mut L, его присоединение завершает образование активного фермента. Формирование комплекса mut S, mut L, mut Н на участке, содержащем ошибку, способствует проявлению у белка mut Н эндонуклеазной активности. Ферментативный комплекс гидролизует фосфоэфирную связь в неметилированной цепи.