Элонгация. Роль белковых факторов и 50S субъединицы рибосомы в элонгации. Принципы кодон антикодонового взаимодействия. Терминация трансляции.

Элонгация.

1. образование комплекса аминоацил-тРНК (см. вопр 40).

2. Доставка этого комплекса в А-участок рибосомы с помощью Tu (EF1) и GTP → Tu и GDF.

3. Образование пептидной связи между АК (участвует пептидил-трансфераза).

4. Транслокация рибосомы на 1 кодон с помощью фактора G (EF3) и GTP. тРНК выходит из рибосомы через Е-участок.

5. Регенерация Tu фактора и GTP с помощью Ts (EF2).

Терминация.

На мРНК есть стоп-кодоны (UUA, UAG, UGA), которые распознают факторы RF1, RF2 и останавливают синтез белка.

RF3 снабжает энергией другие два фактора.
^ 44. Структурная организация генетического материала вирусов.

По природе вирусы являются автономными генетическими элементами, имеющими внеклеточную стадию в цикле развития. Вирусы представляют собой микроскопические частицы, состоящие из молекул нуклеиновых кис-т— (ДНК или РНК, некоторые, например, мимивирусы, имеют оба типа молекул), заключённые в белковую оболочку, способные инфицировать живые организмы.

ДНК-содержащие:

-одноцепочечные линейные (парвовирусы);

-одноцепочечные кольцевые (бактериофаг М13);

-двуцепочечные линейные (аденовирусы, герпес-вирусы);

-двуцепочечные кольцевые (папиловирусы)

РНК-содержащие:

-двуцепочечные линейные (реовирусы)

-одноцепочечные линейные:

~с позитивным геномом - вирусная РНК в роли матрицы (ретровирусы);

~с негативным геномом (грипп, корь).

^ 45. Структурно-функциональная организация генома бактерий.

Гены, необходимые для жизнедеятельности и определяющие видовую специфичность, расположены у бактерий чаще всего в единственной ковалентно замкнутой молекуле ДНК — хромосоме. Область, где локализована хромосома, называется нуклеоид и не окружена мембраной. В связи с этим новосинтезированная мРНК сразу доступна для связывания с рибосомами, а транскрипция и трансляция сопряжены.

Помимо хромосомы, в клетках бактерий часто находятся плазмиды — также замкнутые в кольцо ДНК, способные к независимой репликации. Они могут быть настолько велики, что становятся неотличимы от хромосомы, но содержат дополнительные гены, необходимые лишь в специфических условиях. Специфичность плазмид может быть весьма разнообразной: от присутствия лишь у одного вида-хозяина до плазмиды, встречающейся почти у всех грамотрицательных бактерий. В плазмидах кодируются механизмы устойчивости к антибиотикам, разрушения специфических веществ и т.д.

В ДНК бактерий, как и в ДНК других организмов, выделяются транспозоны — мобильные сегменты, способные перемещаться из одной части хромосомы к другой, или во внехромосомные ДНК. В отличие от плазмид, они неспособны к автономной репликации, и содержат IS-сегменты — участки, которые кодируют свой перенос внутри клетки. IS-сегмент может выступать в роли отдельной транспозоны. Когда хроматин конденсируется с образованием метафазной хромосомы, соленоидные структуры образуют петли диаметром 200 нм, содержащие ДНК длиной 80000 п.о. Петли связаны с остовом из белков (ядерный остов), причем примерно 20 петель образуют минидиски. Большое число минидисковукладывается в стопку, составляя хромосому. Вследствие этого ДНК оказывается свернута настолько плотно, что даже самая маленькая хромосома человека содержит около 50 млн п.о.
^ 46. Основные компоненты хроматина эукариот.

-ДНК

-Гистоновые белки Гистоны (Б) — небольшие, сильно основные белки, ассоциированные непосредственно с ДНК. Они принимают участие в структурной организации хроматина, нейтрализуя за счет положительных зарядов аминокислотных остатков отрицательно заряженные фосфатные группы ДНК, что делает возможной плотную упаковкуДНК в ядре.

-Группа негистоновых белков высоко гетерогенна и включает структурные ядерные белки, множество ферментов и факторов транскрипции, связанных с определенными участками ДНК и осуществляющих регуляцию генной экспрессии и других процессов

-РНК

Нуклеосомный уровень организации ДНК в хроматине. (диаметр 11 нанометров).Образован белковым кором(он состоит из гистовых белков Н2А, Н2В, Н3,Н4, которые взяты по два раза) и накрученной нанего нитью ДНК. ДНК образует 1,75 витка, что составляет примерно 146 пар нуклеотидов. Участки ДНК между корами называются линкерными ДНК (50 пар нулеотидов), на которых находятся гистоновые белки Н1. Происходит укорочение ДНК в 6 раз.
^ 47. Уровни компактизации ДНК в хроматине.

1. Нуклеосомный (диаметр 11 нанометров). Образован белковым кором (он состоит из гистовых белков Н2А, Н2В, Н3,Н4, которые взяты по два раза) и накрученной на него нитью ДНК. ДНК образует 1,75 витка, что составляет примерно146 пар нуклеотидов. Участки ДНК между корами называются линкерными ДНК (50 пар нулеотидов), на которых находятся гистоновые белки Н1. Происходит укорочение ДНК в 6 раз.

2. Нуклеомерный. Диаметр 30 нанометров. Нуклеосомная нить укладывается в спираль за счет взаимодействия белков Н1 друг с другом. Структура называется нуклеомерная фибрилла.

3.Доменно-петлевой. Нуклеомерная нить укладывается в петли при помощи негистоновых белков, диаметр 300.

4. Метафазная хромосома. Диаметр 700 нанометров.
^ 48. Особенности организации генома эукариот: повторяющиеся и уникальные последовательности ДНК (интроны, экзоны, сателлиты, минисателлиты, мультигенные семейства).

• 
  ДНК линейная.
• 
  Содержит больше регуляторных элементов, чем у прокариот.
• 
  Интронно-экзонная структура генов
• 
  Наличие мультигенных семейств(кластеры близкорасположенных генов глобиновых белков) и псевдогеннов (такое строение как и у рабочих генов, но они выключены)
• 
  Малая доля кодирующих элементов ex=1%, int=24%
• 
  Наличие уникальных и повторяющихся последовательностей
• 
  Размер генома = 30 тыс. генов

Интрон — участок ДНК, который является частью гена, но не содержит информации о последовательности аминокислот белка.

Экзон — это последовательность ДНК, которая представлена в зрелой РНК , несет информацию.

^ Сателлит (спутник)— это округлое или удлинённое тельце, отделённое от основной части хромосомы тонкой хроматиновой нитью, по диаметру равный или несколько меньший хромосоме. Хромосомы, обладающие спутником принято обозначать SAT-хромосомами. Форма, величина спутника и связывающей его нити постоянны для каждой хромосомы.

Минисателлиты — поворяющиеся фрагменты ДНК длиной от 7 и более нуклеотидов. Являются одной из разновидностей сателлитной ДНК. Используются в качестве ДНК-маркеров. Механизмами происхождения являются "проскальзывания" при репликации ДНК, точечные мутации и рекомбинация.
^ 49. Понятие о хромосомном комплексе. Характеристика кариотипа человека.

Хромосомный комплекс или кариотип - это совокупность хромосом (соматической клетки) характерная для вида.(например, муж. пол.46,xy или муж пол.46,xy +21(синдром Дауна))

^ Кариотип человека — диплоидный хромосомный набор человека, представляющий собой совокупность морфологически обособленных хромосом, внесённых родителями при оплодотворении. Хромосомы набора генетически неравноценны: каждая хромосома содержит группу разных генов. Все хромосомы в кариотипе человека делятся на аутосомы и половые хромосомы. В кариотипе человека 44 аутосомы (двойной набор) - 22 пары гомологичных хромосом и одна пара половых хромосом — XX у женщин и ХУ у мужчин. Все хромосомы в кариотипе человека делятся на метацентрические (расположение центромеры в середине длины хромосомы), субметацентрические (ближе к одному концу), акроцентрические (на теломерном конце).

^ 50. Плазмиды бактерии (определение, классификация, структр. и генетич. организация, мед.знач).

Плазмиды –это небольшие кольцевые(чаще) или линейные молекулы ДНК, являющиеся автономными репликонами. Плазмиды способны автономно копироваться (реплицироваться) и существовать в цитоплазме клетки, поэтому в клетке может быть несколько копий плазмид. Плазмиды могут включаться в хромосому и реплицироваться вместе с ней. Плазмиды ,которые могут встраиваться в нуклеод или также быть свободными репликонами называются эписомы.

Классификация :

1. 
   ^ По структуре : кольцевые и линейные
2. 
   По способности к конъюгации: конъюгативные (трансмиссивные) содержат гены репликации и гены трансмиссии (переноса). Неконъюгативные (нетрансмиссивные) содержат гены репликации
3. 
   ^ По наличию дополнительных генов: R-плазмиды, в их состав входят гены устойчивости к антибиотикам. Tox-плазмиды, способствуют выработки токсинов. Col-плазмиды, вырабатывают вещ-ва токсичные для других клеток.
4. 
   По совместимости: совместимые и несовместимые
5. 
   По количеству копий: малокопийные и высококопийные

Значение: используются, как векторы переносчики в генной инженерии, а также в генетическом картирование прокариот.
^ 51. Экстрахромосомные генетич. элементы эукариот (структурная и генетическая организация мтх ДНК).

Длина мтх ДНК =16569 пар нуклеотидов. Содержит 37 генов: 13 белков (дыхание); 22 гена тРНК; 2 гена рРНК

1. 
   мтхДНК кольцевая
2. 
   монорепликон
3. 
   на каждой из цепей по одному промотору
4. 
   РНК полицистронные.
5. 
   В человеческой мтхДНК отсутствуют интроны

^ 52. МГЭ прокариот и эукариот: транспозоны и ретротранспозоны (хар-ка и механизм транспозиции).

МГЭ- это последовательности нуклеотидов, которые могут перемещаться по геному.

^ МГЭ прокариот: IS-элементы (длина 700-1500 п.н) содержат инвертированные повторы, ген транспозазу.

Транспозоны- последовательность ДНК, способная перемещаться внутри генома. Встраиваясь в геном, могут вызывать мутации.

Различают простые (ген транспозаза и доп. Гены):

и сложные (доп. гены):

МГЭ прокариот перемещаются по принципу копирование, встраивание (кол- во копий увеличивается).

^ МГЭ эукариот: ДНК-транспозоны (p-элементы дрозофил)- перемещаются по принципу вырезание, встраивание (кол- во копий не увеличивается). Полинтрон (до 15 тыс. п.н.)- кодируют до 10 белков, один из которых ДНК-полимераза, которая в качестве праймера использует белок. Содержит инвертированные повторы. Перемещается по принципу копирование, встраивание. Хелитроны - на концах нет инвертированных повторов ,перемещаются по принципу копирование, встраивание. Копирование осуществляется по принципу «катящегося кольца» (сигма-тип). Ретротранспозоны - похожи на ретровирусы, но утратили способность образовывать вирусные частицы. Различают: с LTR(с длинными концевыми повторами) и без LTR.

Функции МГЭ: Биологические мутагены; могут изменять активность близлежащих генов; могут встраиваться в различные участки гомологичных хромосом.
^ 53. Принципы генной инженерии. Ферменты, используемые в генной инженерии.

Генная инженерия – это набор специальных методов для создания генно-инженерных конструкции.

Принципы: Конструирование рекомбинантных молекул ДНК; Перенос ДНК в клетки реципиенты; Селекция и отбор трансформированных клеток; Клонирование рекомбинантной ДНК в клетках хозяина.

Ферменты: эндонуклеазы рестрикции, ДНК-лигазы, обратная транскриптаза, концевая трансфераза, Taq-полимераза, ДНК-полимераза 1 (фрагмент Кленова), РНКаза H .
^ 54.Создание рекомбинантных ДНК (понятия вектор, вставка). Принципы молекулярного клонирования в составе генетического вектора.

Концепция создания рекомбинантной ДНК: вектор-вставка.
Вставка – это чужеродная ДНК, встроенная в вектор

Вектор – это молекула ДНК, которую используют для переноса рекомбинантной ДНК в клетку-хозяина с целью ее размножения и клонирования.

Для вставки используют: геномную ДНК, выделенную из клеток; гены, синтезированные в пробирке; копии ДНК, полученные с помощью фермента обратной транскриптазы на РНК- матрице.

Характеристика вектора:вектор должен содержать точку начала репликации (origin) для самостоятельной репликации в клетке-хозяине; вектор должен иметь два селективных маркера для отбора и клонирования трансформированных клеток хозяина. В качестве векторов используют: плазмиды, вирусы, космиды (плазмиды, которые содержат cos-сайты фага l), бактериофаги, Yac (yeast artificial chromosomes) – искусственные хромосомы дрожжей.

Принципы молекулярного клонирования:

Клонирование – это получение большого количества копий определенного гена в результате его размножения в клетках в составе рекомбинантной ДНК

Клонирование фрагмента ДНК включает несколько последовательных этапов:

1) встраивание клонируемого (чужеродного) фрагмента ДНК в векторную молекулу ДНК (образование химерной молекулы - рекомбинантной ДНК);

2) проникновение этой конструкции в бактериальную клетку-хозяина;