Биологический каталог




Биологическая химия

Автор Д.Г.Кнорре, С.Д.Мызина

отеаз на целлюлозе позволяет получать обладающие протеолитической активностью повязки и тампоны, что удобно при использовании таких ферментов для заживления ран, язв и прочих поражений тканей.

Задачи

4.1. Изобразите схему превращения тирозина в адреналин. К каким классам относятся ферменты, катализирующие отдельные стадии? Найдите их в таблице ферментов.

4.2. Каков механизм превращения D-глкжуроната в L-идуронат? К какому классу относится фермент, осуществляющий это превращение? Дайте рациональное название фермента.

4.3. Известно, что 6-аминопенициллановая кислота является природным предшественником синтеза пенициллинов. Она синтезируется из L-а-аминоадипината, L-цистеина и L-валина. Промежуточным соединением в синтезе является изопенициллин N:

"00 С /NHN СНЭ

соон

К каким классам относятся ферменты, катализирующие синтез 6-аминопенициллановой кислоты?

4.4. Изобразите схему синтеза пантотеновой кислоты из ?-кетоизовалерата, формиата и Д-аланина. Найдите по таблице ферменты, катализирующие отдельные стадии синтеза пантотеновой кислоты и ее дальнейшего превращения в кофермент А.

4.5. Изобразите полную схему взаимопревращений одноуглеродных производных тетра-гидрофолата с учетом образования МО-формил-ТНГ из формиата и T1IF.

ГЛАВА 5

МАТРИЧНЫЙ БИОСИНТЕЗ БИОПОЛИМЕРОВ

Главным отличием биосинтеза белков и нуклеиновых кислот от других биохимических превращений является участие в каждом акте удлинения синтезируемой цепи полимера наряду с соответствующим ферментом и субстратами (растущей полимерной цепью и очередным, присоединяемым мономером) специальной молекулы нуклеиновой кислоты, с помощью которой в этом акте отбирается один из альтернативных мономеров. Эта нуклеиновая кислота может рассматриваться как линейная последовательность кодирующих элементов, которыми в случае биосинтеза ДНК и РНК являются отдельные нуклеотидные звенья, а в случае биосинтеза белка — тринуклеотиды, кодоны информационной РНК.

На ранних этапах исследований и обсуждений путей построения новых молекул ДНК и РНК по информации, содержащейся в последовательности нуклеотидов ДНК, а затем и построения новых полипептидных цепей по информации, содержащейся в молекулах информационной РНК, эти процессы сравнивали с получением отпечатков с типографских матриц. Поэтому запрограммированный с помощью нуклеиновых кислот процесс сборки новых цепей биополимеров называют матричным биосинтезом, а сами молекулы нуклеиновых кислот, используемые как программы в матричном биосинтезе,— матрицами. Как будет видно прИ рассмотрении конкретных биохимических механизмов биосинтеза белков и нуклеиновых кислот, этот термин не вполне удачен.

Реально системы, в которых происходит синтез биополимеров с нерегулярным запрограммированным чередованием мономерных остатков, функционируют таким образом, что несущая информацию нуклеиновая кислота протягивается через некоторое "считывающее устройство" — полимеразу нуклеиновых кислот или рибосому. Более корректным было бы сравнение таких систем не с типографской матрицей, а с магнитофоном, мимо головки которого проходит лента с записанной на ней информацией. Тем не менее термин "матричный биосинтез" в настоящее время общепринят.

5.1. ДНК — ОСНОВНОЙ НОСИТЕЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Как уже говорилось в § 1.1, ДНК является первичным носителем наследственной информации у всех живых организмов. Это означает, что в структуре молекул ДНК организма записана в виде последовательности нуклеотидов вся программа, необходимая для жизнедеятельности клетки, ее реакции на различные внешние сигналы, ее развития в случае, если она подлежит дифференцировке, ее

плпглтпнкн К ТТПетТСТОЯШеМУ 7TP_JTPHHtn Rr»ми структурами, образованными комплементарными последовательностями нуклеотидов (см. § 3.7).

У прокариот наследственная программа в основном или полностью представлена одной кольцевой молекулой ДНК, состоящей из нескольких миллионов пар нуклеотидов. В некоторых случаях часть информации содержится в сравнительно небольших, в несколько тысяч пар нуклеотидов, кольцевых ДНК, называемых плазмидами. Плазмиды в клетках прокариот могут быть представлены несколькими копиями и даже несколькими десятками копий.

У эукариот ДНК в основном сосредоточена в хромосомах, причем, по-видимому, в каждой хромосоме содержится одна двунитевая ДНК, размер которой может достигать сотен миллионов пар нуклеотидов. Например, у человека наследственная программа оценивается в 3 * 10э пар нуклеотидов и сосредоточена в 23 хромосомах, так что в среднем на каждую хромосомную ДНК приходится более ста миллионов пар нуклеотидов. ДНК в хромосомах существует в виде сложного агрегата с большим набором белков — хроматина, описанного в § 3.8. Сравнительно небольшие молекулы ДНК, как правило, в несколько десятков тысяч пар нуклеотидов, содержатся в митохондриях. Эти ДНК несут программы для синтеза многих митохондриальных РНК и нескольких митохондриальных белков. Автономные наследственные программы, на порядок большего размера, чем у митохондрий, имеют хлоропласты фотосинтезирующих организмов. Размеры ДНК для некоторых вирусов и живых организмов приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Размеры ДНК некоторых представителей прокариот

и эукариот

Источники ДНК Число пар оснований Источники ДНК Число пар нуклеотидов

Вирусы и бактериофаги: Эукариоты:

SV40 5100 дрожжи 13 500 000

бактериофаг Т4 ПО ООО дрозофила 105 000 000

бактериофаг Т7 39 936 человек 2 900 000 000

Бактерии: Хлоропласты 120 000 т190 000

микоплазма 760 ООО Митохондрии:

Escherichia coli 4 ООО ООО человека 16 569

дрожжей 84 000

Несмотря на то, что нуклеиновые кислоты были открыты более ста лет назад, Их Фундаментальная роль как носителей наследственной информации была осознана лишь в середине XX в. Решающее значение для этого имели результаты, полученные Эвери с сотр. и опубликованные в 1944 г. Было показано, что ДНК из убитых клеток бактерий Diplococcus pneumoniae, вызывающих пневмо-Ник>, при помещении ее в среду с непатогенными, т. е. не способными вызывать инфекцию, бактериями того же вида превращает (трансформирует) часть клеток в патогенные. При этом трансформированные клетки передают свойство патоген-н°сти следующим поколениям, т. е. с помощью ДНК в них вводится новая насле-

дуемая информация. Вслед за этим в 1952 г. Херш и Чейз опубликовали результаты исследований, в которых было показано, что при заражении клеток E.coli бактериофагом Т4 в клетки проникает только ДНК фага и это достаточно для воспроизведения внутри клетки фагового потомства — как молекул ДНК, так и всего набора свойственных фагу белков. Весь дальнейший ход развития генетики и биохимии полностью подтвердил положения, вытекавшие из этих экспериментов, а именно, что двунитевая ДНК является носителем информации у всех клеточных организмов и у ряда вирусов. В то же время у большого числа вирусов носителями наследственной информации могут быть однонитевые молекулы ДНК и как одно-, так и двунитевые молекулы РНК. Особенности наследственных программ таких вирусов рассмотрены в § 5.7.

Процессы в живых организмах, происходящие с непосредственным участием их ДНК, можно разделить на две основные группы. Одна группа — это использование записанной в молекулах ДНК информации для производства молекул РНК, с помощью которых, в свою очередь, синтезируется весь набор белков, свойственных данному организму. Этот процесс приводит к выражению или, как чаще говорят, к экспрессии генетической информации. Вторая группа процессов связана с сохранением, размножением, реорганизацией и изменением информационного содержания молекул ДНК.

Как уже говорилось в § 1.1 и 2.3 , ДНК программирует работу ферментов РНК-полимераз, которые катализируют синтез новых молекул РНК из нуклеотидов с последовательностью, комплементарной одной из цепей программирующей ДНК. Этот процесс называют транскрипцией. Конечным итогом этого процесса является образование информационных, рибосомных, транспортных РНК, а также ряда не очень больших молекул РНК со специальными, далеко не всегда установленными функциями. Образующийся при этом первичный транскрипт в большом числе случаев не является готовой к выполнению своих функций молекулой РНК, а подвергается дополнительной серии превращений, объединяемых общим термином процессит. Эти превращения могут заключаться в отщеплении от первичного транскрипта определенных олигонуклеотидов с одного или обоих концов, в химической модификации некоторых мономерных звеньев транскрипта, в присоединении, уже без непосредственного участия ДНК, дополнительных остатков нуклеотидов.

Особенно следует отметить наличие в первичных транскриптах эукариот больших вставок от нескольких десятков до тысяч мономерных звеньев, так называемых интроноо, которые подлежат выщеплению в процессе созревания РНК. Разделяемые нитронами участки, сохраняющиеся в зрелой РНК, в этом случае называют экэонами. Выщепление интронов из первичных транскриптов называют сплайсингом. Он проходит или при участии специальных ферментов, или в некоторых случаях самопроизвольно вследствие наличия в составе интронов особых последовательностей, катализирующих расщепление цепи в определенных точках-Здесь проявляется способность самих молекул РНК выступать в качестве катализаторов расщепления рибонуклеотидных цепей, т. е. служить ферментами. Такие построенные из РНК ферменты получили название рибозимов.

Синтез РНК должен начинаться с вполне определенных участков ДНК. Кроме того, он должен быть управляемым — включаться в одних и выключаться в ДрУ гих физиологических ситуациях. В связи с этим на ДНК имеются специальные

Г»Лтта/"ГЪГ Г ?.??? ПТ J V И Н ftli) Г) ? ЯI? ? Я П 11?I "? f\ wA-????.,? ????? IJ ?? Р1гт/^1.тполл.лл ,» .^ла^ПТЛв

предназначены для связывания РНК-полимераз перед началом транскрипции или для взаимодействия со специальными молекулами, участвующими в регуляции процесса транскрипции. Такие области получили название нетранскрибиру

страница 39
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Биологическая химия" (8.81Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(25.11.2017)