Билет 981) Центральная догма молекулярной биологии — обобщающее наблюдаемое в природе правило реализации генетической информации: информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном направлении. Правило было сформулировано Френсисом Криком в 1958 году ] и приведено в соответствие с накопившимися к тому времени данными в 1970 году. Переход генетической информации от ДНК к РНК и от РНК к белку является универсальным для всех без исключения клеточных организмов, лежит в основе биосинтеза макромолекул. Репликации генома соответствует информационный переход ДНК → ДНК. В природе встречаются также переходы РНК → РНК и РНК → ДНК (например у некоторых вирусов), а также изменение конформации белков, передаваемое от молекулы к молекуле. Универсальные способы передачи биологической информации
В живых организмах встречаются три вида гетерогенных, то есть состоящих из разных мономеров полимера — ДНК, РНК и белок. Передача информации между ними может осуществляться 3 х 3 = 9 способами. Центральная догма разделяет эти 9 типов передачи информации на три группы: Общий — встречающиеся у большинства живых организмов; Специальный — встречающиеся в виде исключения, у вирусов и у мобильных элементов генома или в условиях биологического эксперимента; Неизвестные — не обнаружены. Репликация ДНК (ДНК → ДНК) ДНК — основной способ передачи информации между поколениями живых организмов, поэтому точное удвоение (репликация) ДНК очень важна. Репликация осуществляется комплексом белков, которые расплетают хроматин, затем двойную спираль. После этого ДНК полимераза и ассоциированные с ней белки, строят на каждой из двух цепочек идентичную копию. Транскрипция (ДНК → РНК) Транскрипция — биологический процесс, в результате которого информация, содержащаяся в участке ДНК, копируется на синтезируемую молекулу информационной РНК. Транскрипцию осуществляют факторы транскрипции и РНК-полимераза. В эукариотической клетке первичный транскрипт (пре-иРНК) часто редактируется. Этот процесс называется сплайсингом. Трансляция (РНК → белок) Зрелая иРНК считывается рибосомами в процессе трансляции. В прокариотических клетках процесс транскрипции и трансляции не разделён пространственно, и эти процессы сопряжены. В эукариотических клетках место транскрипции клеточное ядро отделено от места трансляции (цитоплазмы) ядерной мембраной, поэтому иРНК транспортируется из ядра в цитоплазму. иРНК считывается рибосомой в виде трёхнуклеотидных «слов». Комплексы факторов инициации и факторов элонгации доставляют аминоацилированные транспортные РНК к комплексу иРНК-рибосома. Специальные способы передачи информации Обратная транскрипция (РНК — ДНК) Обратная транскрипция — это процесс образования двуцепочечной ДНК на матрице одноцепочечной РНК. Данный процесс называется обратной транскрипцией, так как передача генетической информации при этом происходит в «обратном», относительно транскрипции, направлении Идея обратной транскрипции вначале была очень непопулярна, так как противоречила центральной догме молекулярной биологии, которая предполагала, что ДНК транскрибируется в РНК и далее транслируется в белки. Однако в 1970 году Темин и Балтимор независимо друг от друга открыли фермент, названный обратной транскриптазой (ревертазой), и возможность обратной транскрипции была окончательно подтверждена. В 1975 году Темину и Балтимору была присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины. Репликация РНК (РНК — РНК) Репликация РНК — копирование цепи РНК на комплемлементарную ей цепь РНК с помощью фермента РНК-зависимой РНК-полимеразы. Вирусы, содержащие одноцепочечную (например, пикорнавирусы, к которым относится вирус ящура) или двуцепочечную РНК реплицируются подобным способом. Прямая трансляция белка на матрице ДНК (ДНК — белок) Прямая трансляция была продемонстрирована в клеточных экстрактах кишечной палочки, которые содержали рибосомы, но не иРНК. Такие экстракты синтезировали белки с введённых в систему ДНК, и антибиотик неомицин усиливал этот эффект.[3][4] 2) Свободно-радикальная теория: § Антиоксидантная первичная защита (мочевая к-та, витамин Е, β каротин) ослабляет реакцию образования свободных радикалов. § Антиоксидантная вторичная защита улавливает уже образовавшиеся свободные радикалы – оксидоредуктазы – фермент ОВР – группа В.. § С возрастом снижается антирадикальная защита. Теломеразная теория: § Укорачивание теломерн.уч. при делении клетки (гипотеза 70х гг) - Неполное воспр.ДНК при каждом клет.цикле - Клетки newborn дел-ся 70-80 раз, 70летнего человека – 20-30 раз В среднем кл.чел-ка дел-ся 50-59 раз «… Хейфлика» - Затем резко наруш. Процессы воспр-ва ДНК, клетка «дряхлеет» и погибает. § Теломерные участики хромосом – высококонсервативные множетсв.повторы. У человека кол-во этих нуклеотидов – 2-20 тыс, при каждом дел.кл. кол-во этих блоков сокрщ. Есть предел, за кот. дальнейшее укороч. телом.уч. нарушает их ф-цию – это приводит к резкому старению и гибели клеток. § Клет.бессмертие – в зародыш. и СК механизм «омоложения» - при кажд. дел. происх. восстан. недосинтезир.уч-ка – фермент теломераза. Максимальна активность теломеразы в пол.клетках, в соматических активность отсутствует. В опухолевых клетках вторичн. появл. теломеразной активности. С одной стороны, увеличение теломеразной активности замедлило бы старение, с друго стороны, увеличило бы риск онкозаболеваний. § Апоптоз – физиологических механизм запрограммированной гибели клеток. При старении измен-ся характер работы 1-2% генов, в рез-те прочих накоплен.поломок в клетке страдает энергоснабжение клетки. Холестериновая теория: 7. Накопление холестерина в плазмолемме - … микровязкость 8. Воздействие на «состар.кл.» липосом. Препаратами, извлекающими холестерин из клет.мембр, приводило к омоложению клетки 9. При обогащении мембраны холестерином с помощью липосом понижалась способность клетки к делению, т.ю. клетка «старела» Теория Гормезгии (антистарение): Малые дозы стресса (голодание,t˚, яды) могут оказать на организм защитное действие – БТШ (белки теплового шока), шапероны (не должны превышать). Любой стресс полезен, если его доза не болоо 0,1 от летальной дозы. 3) Общий фон: а)естественный фон радиации 50%: космическое излучение,радиация Земли,родон,распад радиоактивных эл-в в горных породах,в нашем организме. б).дополнительное облучение:40% рентгеновская аппаратура в медицине(диагностика и лечение).2% ТВ.2% ядерных осадков при ядерных взрывах. 0,2% АЭС и их отходы. Ест.фон неустраним,доп-е обл-е необходимо уменьшить.Энергия излучения, поглощенная единицей массы тела, поглощенная доза – 1 грэй.Летальные дозы:100 грэй – лет. исход через неск. часов, дней (ЦНС),10-50 грэй – кровоизлияния жкт, отек головного мозга гибель через 1-2 недели,3-5 грэй разрушение кл. красного костн. мозга, гибель в 50% случаев через 1-2 мес.Наиболее уязвимы кл. красного костн. Мозга.Репродуктивные органы (0.1 грэя облучение семенников- врем. стерильность, > 2 грэя пост. стерильность; яичники менее чувствительны > 3 грэя – стерильность, >>дозы при дробном облучении не оказывают влияния на детородную функцию.)Уязвим хрусталик, в погибших кл. помутнение тяжелые формы катаракты, потеря зрения (2-5 грэя). Вывод: Воздействие комплекса факторов радиационной аварии привело к формированию неустойчивого сост. генома у женщин - ликвидаторов катастрофы (проявилось в высокой частоте хромосомный аберраций). У их детей выс. канцерогенный риск – лейкозы.
|
