Смысл кодонов Смысл кодонов стал понятен в 60-х г. XX столетия, когда, используя безклеточную систему синтеза белков и синтетические полирибонуклеотиды и заданной последовательностью нуклеотидов в качестве матрицы, М . Ниренберг и Г. Маттей синтезировали полипептиды определенного строения. Так, на матрице поли-У, состоящей только из остатков УМФ, был получен полифенилаланин, а на матрице поли-Ц –полипролин. Из этого следовало, что триплет – UUU кодирует Фен, а триплет -ССС – Про. В последующих экспериментах использовали смешанные синтетические полирибонуклеотиды с известным составом. В результате этой работы удалось установить, что из 64 кодонов включения аминокислот в синтезирующуюся полипептидную цепь шифрует 61 триплет, а 3 остальных UAA, UAG, UGA не кодируют включение в белок аминокислот и первоначально были названы бессмысленными, или нонсенкодоном. Однако в дальнейшем было показано, что эти триплеты сигнализируют о завершении трансляции, и поэтому их стали называть терминируюшими, или стоп-кодонами. Кодоны мРНК и триплеты нуклеотидов в кодирующей нити ДНК с направлением от 5 Ред. А.С.Спирин-М Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот: Учеб. для биол. спец. вузов/ Высш.шк., 1990.
Влияние циано- и тетразольных производных цитозина и тимина на резистентность эритроцитов
Повышение общей сопротивляемости организма отмечено под влиянием ряда стимулирующих препаратов. К веществам, проявляющим данную способность, относят производные пиримидиновых оснований В литературе имеются сведения о том, что соединения данного класса способствуют синтезу нуклеиновых кислот, белков, увеличивают активность иммунной системы. Производные пиримидинов являются антиоксидантами. Механизм их антиоксидантного эффекта связан с подавлением перекисного окисления жирных кислот, а также с нарушением образования супероксидных радикалов. Данные препараты обладают защитным эффектом на цитоплазматическом и субклеточном уровне по отношению к свободным радикалам, продуцируемые активированными клетками (макрофагами, нейтрофилами). Лечебными препаратами этой группы являются пентаксил, метилурацил, оротовая кислота, сафинор и др. . Рядом исследователей была изучена также способность азолов стимулировать иммунологические процессы и повышать общую сопротивляемость организма. В практике нашли применение в этой связи дибазол, левамизол и др. . Однако отмечается дозозависимость эффекта, так как при повышении доз возможно не иммунно-стимулирующее а иммунно-депрессивное действие . открыть
Клетка как архитектурное чудо
Каждый тип нитей состоит из одного – двух основных белков: микрофиламенты – из актина, микротрубочки – из тубулина, промежуточные филаменты – из специальных белков, различных в разных тканях: кератинов – в эпителиях, десмина – в мышцах, виментина – в тканях внутренней среды (соединительной ткани, хряще, кости и др.), белков нейрофиламентов – в нейронах. Разумеется, белки цитоскелета, как и любые белки клетки, закодированы в ДНК и синтезируются на рибосомах. Клетка может менять набор синтезируемых белков. однако конструкция цитоскелета может быстро меняться даже без синтеза новых молекул. отдельные молекулы, мономеры, растворенные в цитоплазме клетки, способны соединяться, полимеризоваться в нити соответствующего типа. Новые мономеры могут присоединяться к концам нити, удлиняя ее. Полимеризация обратима: мономеры могут отделяться от концов нити, которая при этом укорачивается и может исчезнуть совсем. В клетке все время идет обмен между нитями и раствором мономеров в цитоплазме. Во многих клетках примерно половина молекул актина и тубулина находится в виде мономеров в цитоплазме и половина входит в состав актиновых нитей, микрофиламентов или трубочек. открыть
Химия наследственности. Нуклеиновые кислоты. ДНК. РНК. Репликация ДНК и передача наследственной информации
Проблема перехода от древнего мира РНК к современному белок- синтезирующему миру - наиболее трудная даже для чисто теоретического решения. Возможность абиогенного синтеза полипептидов и белковоподобных веществ не помогает в решении проблемы, так как не просматривается никакого конкретного пути, как этот синтез мог бы быть сопряжен с РНК и подпасть под генетический контроль. Генетически контролируемый синтез полипептидов и белков должен был развиваться независимо от первичного абиогенного синтеза, своим путем, на базе уже существовавшего мира РНК. В литературе предложено несколько гипотез происхождения современного механизма биосинтеза белка в мире РНК, но, пожалуй, ни одна из них не может рассматриваться как детально продуманная и безупречная с точки зрения физико-химических возможностей. Представленная ниже версия наиболее точно отражает процесса эволюции и специализации РНК, ведущего к возникновению аппарата биосинтеза белка (рис. 3), но и она не претендует на законченность. Предлагаемая гипотетическая схема содержит два существенных момента, кажущихся принципиальными. 1. Постулируется, что абиогенно синтезируемые олигорибонуклеотиды активно рекомбинировали посредством механизма спонтанной неэнзиматической трансэстерификации , приводя к образованию удлиненных цепей РНК и давая начало их многообразию. открыть
Функции ГЛИИ
Вот эти цифры: для нейрона в покое -0,3 10-1вт/гр, для работающего нейрона -l 10-1вт/гр, для глии -0,32 10-2вт/гр. Видно, что и в пересчете на единицу массы энергетические затраты у глиальных клеток на насосы в десятки раз меньше, чем у нейрона. Сравнение энергетических затрат у нейрона на ионный гомеостаз и синтетические процессы. Представленные оценки могут не производить сильного впечатления, если думать, что затраты на ионный транспорт в нервной клетке составляют небольшой процент от всех суммарных энергетических затрат. Однако, видимо, это не так. Для нервных клеток энергетические затраты на ионный гомеостаз составляют подавляющий процент во всем энергетическом балансе. Для подтверждения этой точки зрения можно привести сравнительные оценки энергетических затрат у нейрона и глиальной клетки на ионный транспорт и синтетические процессы, в частности, на синтез белка. Примем, что интенсивность синтеза белка в нервной клетке такова, что за сутки происходит полное воспроизведение всех белков. Зная процентное содержание белка в нервных клетках (8% от веса клетки) можно оценить количество пептидных связей на единицу веса ткани. открыть
Cинтез белка
Синтез белка Важнейшие функции организма: обмен веществ, развитие, рост, движение – осуществляются биохимическими реакциями с участием белков. Поэтому в клетках непрерывно синтезируются белки: белки-ферменты, белки- гормоны, сократительные белки, защитные белки. Первичная структура белка (порядок расположения аминокислот в белке) закодирована в молекулах ДНК. Каждый триплет ( группа из трех соседних нуклеотидов) кодирует на нити ДНК одну определенную аминокислоту из двадцати. Последовательность триплетов на нити ДНК представляет собой генетический код. Зная последовательность триплетов на нити ДНК, то есть генетический код, можно установить последовательность соединения аминокислот в белке. К настоящему времени расшифрованы триплеты для всех двадцати аминокислот. Например -аминокислоту лизин кодирует на нити ДНК триплет ТТТ. -аминокислоту триптофан кодирует триплет АЦЦ и т.д. В одной молекуле ДНК может быть закодированы несколько разных белков. Участок ДНК, на котором закодирован белок, называют геном. Участки ДНК отделяются друг от друга специальными триплетами, которые являются знаками препинания. Они означают начало и окончание синтеза белка. открыть
О субстрате следов памяти в мозге
С другой стороны, следует помнить, что функция памяти тестируется обычно на проявлениях целостной деятельности организма и что нарушения в этой деятельности (например, в формировании условного рефлекса) под влиянием того или иного экспериментального воздействия отнюдь не обязательно связаны с первичным нарушением памяти, а могут быть следствием нарушения других процессов (операций), участвующих в формировании или реализации подобных проявлении. К настоящему Бремени мы почти не располагаем фактами, однозначно трактуемыми. Так, вся огромная масса исследований, доказывающих участие РНК в процессах памяти, не исключает, по-видимому, только неспецифического характера этого участия, а в ряде случаев определенно демонстрирует такой характер. О справедливости последнего утверждения свидетельствуют, в частности, опыты с применением ингибиторов и стимуляторов синтеза РНК (или белков на РНК), в которых было выявлено влияние (угнетающее или стимулирующее) главным образом на выработку новых навыков, а не на их сохранение, что следовало бы ожидать в первую очередь, так как воздействию подвергался предполагаемый субстрат долговременной памяти. открыть
Программированное обучение и контроль по физиологии
Словесно-логическая память. 45.Мгновенная (сенсорная) память соответствует ощущениям после выключения сигнала; кратковременная - удержание информации в сознании и после исчезновения ощущений от действующего сигнала.В обоих случаях - это последействие в рецепторах и нейронных сетях (электрические процессы), но при кратковременной памяти обязательно возникновение Q-ритма в гиппокампе. 46.Электрические процессы обеспечивают химические и структурные изменения в нейронах. Сначала в постсинаптической мембране возрастает концентрация кальция, затем - число рецепторов (например,глютаматных,холинорецепторов), увеличивается синтез РНК и белков в нейронах. 47.В мозгу активно обучающихся животных содержится больше РНК; инъекция РНК ускоряет запоминание; стимуляция выработки РНК в организме (например,монофосфатом нуклеотидов, оротовой кислотой) также улучшает запоминание. 48.Ускоряют обучение: серотонин - при положительных эмоциях, норадреналин - при отрицательных эмоциях (например, в случае электрокожного раздражения). 49.Гиппокамп, височная доля, миндалина. открыть
СПИД
Такая вторичная структура иРНК может мешать 40S субъединице рибосомы передвигаться вдоль иРНК при инициации трансляции и препятствовать, таким образом, синтезу продукта. Взаимодействие продукта гена a -3 с этим участком иРНК релаксирует структуру и снимает, таким образом, препятствие для трансляции. В эксперименте было выяснено, что делеции в AR участке снимали тормозящее действие R-элемента на трансляцию, однако полностью ликвидировали эффект трансактивации. Таким образом, a -3 кодируемый белок или индуцированные им клеточные факторы узнают AR последовательность как в ДНК (провирус), так и в иРНК и активирует соответственно транскрипцию или трансляцию. Действие другого гена-трансактиватора - ar - осуществляется только на посттранскрипционном уровне. Продукт гена ar ( rs) участвует в регуляции сплайсинга. Он снимает репрессию специфических негативных регуляторов трансляции, расположенных на иРНК, кодирующей белки gag и e v. В отсутствие активного гена ar ( rs) нарушается синтез именно этих белков, в то время как экспрессия других генов (например a -3) не нарушается. открыть
Генетика и проблемы человека
В настоящее время успехи молекулярной биологии достигли такого уровня, что стало возможно определить последовательность оснований в целых генах. Эта серьезная веха в развитии науки, так как теперь можно искусственно можно синтезировать целые гены. Это нашло применение в генной инженерии.Биосинтез белков. Единственные молекулы, которые синтезируются под прямым контролем генетического материала клетки, - это белки (если не считать РНК). Белки могут быть структурными (кератин, коллаген) или играть функциональную роль (инсулин, фибриноген и, главное, ферменты, ответственные за регуляцию клеточного метаболизма). Именно набор содержащихся в данной клетке ферментов определяет, к какому типу клеток она будет относиться. В 1961 году два французских биохимика Жакоб и Моно, исходя из теоретических соображений, постулировали существование особой формы РНК, выполняющей в синтезе белка роль посредника. В последствии этот посредник получил название мРНК. Данные, полученные с помощью различных методов в экспериментах, показали, что процесс синтеза РНК состоит из двух этапов. открыть
Надпочечники и их физиологическая функция
Кениона 1926), в которых была раскрыта роль адреналина при эмоциональных реакциях страха, ярости, боли. В 1936 Г. Селье описал адаптационный синдром •(см.), развивающийся в организме под влиянием стрессорных факторов; при этом отмечено возрастание секреции гипофизом ЛКТГ и высвобождения глюкокортикоидов. Катехоламины, принимающие участие в пусковых механизмах адаптационного синдрома, влияют на функцию коркового вещества Н. через стимуляцию соответствующих образований гипоталамуса. Высокие концентрации глюкокортикоидов и катехоламинов, появляющиеся в крови в следствие воздействия стрессорных факторов, в силу свойственного им физиологического действия (стимуляция катаболических процессов в некоторых периферических тканях, активация глюконеогенеза и синтетических процессов в печени) обеспечивают организм, находящийся в экстремальных условиях, энергетическим и пластическим материалом. При длительном действии вредоносных факторов вследствие активации кортиколиберина и адренокортикотропной функции гипофиза развивается гипертрофия, а затем и гиперплазия коркового вещества Н.; повышается синтез РНК и белка, увеличивается количество клеток, интенсифицируется стероидный генез. открыть
Вирусная безопасность переливания крови
Генноинженерные белки. В настоящее время эволюция трансфузионных сред идет по пути синтеза действующего начала (белка) методами генной инженерии. Биологические системы (например, дрожжевая) экспрессии генов для производства белковых препаратов хорошо изучены, а вирусы, сопутствующие им, либо ограничены естественными хозяевами, либо непатогенны для человека. Мы не один год имеем на рынке (в том числе российском) продукты дрожжевой генной экспрессии, например вакцину против гепатита В, которая в ряде стран применяется и у новорожденных. Сегодня генноинженерным методом получены оба фактора свертываемости - VIII и IX. Пока они еще слишком дороги, но в перспективе должны стать существенно дешевле экстрагируемых. Генная терапия. Генноинженерные белки, полученные в результате экспрессии генов в неестественном молекулярном контексте (например, белки человека в дрожжевой системе), могут оказаться не строгими аналогами “природных”. В первую очередь это касается их пространственной структуры и постсинтетических модификаций (гликозилирования и т.п.), которые в чужеродном окружении не всегда точно воспроизводятся. открыть
Перспективность применения кедровых продуктов для профилактики и оздоровления населения экологически неблагоприятных регионов
Жирорастворимые витамины в составе БВК серии "Кедровая сила" представлены в разделе "состав и свойства кедрового масла". Водорастворимые витамины из плодов шиповника делают продукт полноценно сбалансированным. Витамин С участвует в окислительно-восстановительных процессах, тканевом дыхании, синтезе нуклеиновых кислот, обмене аминокислот, углеводов, холестерина, регулирует процессы свертывания крови, участвует в синтезе коллагена - основного белка соединительной ткани, регулирует проницаемость кровеносных сосудов, участвует в синтезе стероидных гормонов, необходим для регенерации ткани, стимулирует выработку интерферона иммунокомпетентными клетками, обладает антиоксидантной активностью. Витамин Р (рутин) состоит из биофлавоноидов, обладающих широким спектром действия, но главная их роль заключается в укреплении стенки кровеносных капилляров. Витамин Р обладает антиоксидантной активностью, понижает артериальное давление, обладает противовирусной активностью. Основа БВК "Кедровая сипа" содержит сбалансировнный комплекс природных витаминов (А, Е, D, К, F, С, Р, РР, группа В, в том числе фолиевая кислота). открыть
Физиология эндокринной системы
Механизм действия всех стероидных гормонов заключается в прямом влиянии на генетический аппарат ядра клеток, стимуляции синтеза соответствующих РНК, активации синтеза транспортирующих катионы белков и ферментов, а также повышении проницаемости мембран для аминокислот. Минералокортикоиды. К этой группе относятся альдостерон, дезоксикортикостерон, 18-оксикортикостерон, 18-оксидезокси-кортикостерон. Эти гормоны участвуют в регуляции минерального обмена. Основным представителем минералокортикоидов является альдостерон. Альдостерон усиливает реабсорбцию ионов натрия и хлора в дистальных почечных канальцах и уменьшает обратное всасывание ионов калия. В результате этого уменьшается выделение натрия с мочой и увеличивается выведение калия. В процессе реабсорбции натрия пассивно возрастает и реабсорбция воды. За счет задержки воды в организме увеличивается объем циркулирующей крови, повышается уровень артериального давления, уменьшается диурез. Аналогичное влияние на обмен натрия и калия альдостерон оказывает в слюнных и потовых железах. открыть
Cахарный диабет, диагностика и лечение
Метаболические нарушения Функции инсулина - утилизация аминокислот и глюкозы из пищи человека. Тетраанаболический гормон снижает уровень глюкозы в крови. Ему противостоят: 1. Глюкагон. Стимулом для его секреции является уменьшение уровня глюкозы в крови. Действует за счет гликогенолиза. Увеличение глюкозы в крови стимулирует распад белка, из аминокислот образуется глюкоза. 2. Кортизон - стимулирует катаболизм белка и глюконеогенез. 3. Гормон роста - способствует синтезу белка, бережет глюкозу для синтеза РНК. 4. Адреналин - стимулирует распад гликогена, тормозит секрецию инсулина. Нормальная концентрация глюкозы в крови менее 6,1 ммоль/л. Максимальная граница в течение дня - 8,9 ммоль/л. Действие инсулина При повышенном количестве глюкагона глюкоза в клетках расходуется мало, поэтому проницаемость уменьшается. Больной жалуется: на жажду, полиурию (при СД 1 - го типа), уменьшение массы тела, повышение аппетита. Полиурия связана с тем, что при повышении концентрации глюкозы более 9 - 10 ммоль/л глюкоза появляется в моче. открыть
Теории старения
Радиация вызывает множественные мутации ДНК, а также ускоряет появление таких признаков старения, как седина или раковые опухоли. Из этого Сцилард сделал вывод, что именно мутации являются причиной старения людей и животных. И хотя он не сумел объяснить, ка-ким образом мутации возникают у людей и животных, не подвергавшихся облучению, по его мнению, они. возможно, есть не что иное, как результат естественных повреждений клеток. Некоторые современные геронтологи, в частности д-р Говард Кёртис из Брукхвейнской национальной лаборатории в Нью-Порке, разделяют точку зрения Сцилардл и также считают, что старение вызывается накоплением в течение жизни неисправленных мутаций, разрушающих функциональные потенции клетки. Кёртис полагает, что старение, вызванное мутациями, можно предотвратить или по крайней мере замедлить, исправляя посредством генной инженерии те процессы 11 клетках тела, которые обусловливают репарацию (ремонт) ДИК. По мысли некоторых ученых, обусловленное мутациями ДНК старение не так серьезно, как старение, вызванное неисправимыми повреждениям и РНК, белков и ферментов Д-р Лесли Оргел из Института Солка в Ла-Хойе (Калифорния) предположил, что ошибки в синтезе РНК и белков приводят к старению клеток в результате, как он это назвал, «катастрофы ошибок». открыть
Литература - Другое (книга по генетике)
Это означает, что в различных соматических клетках эукариот транскрибируется от 5 до 20 тысяч генов (Льюин, 1987). Значительная часть контролируемых ими белков необхо- дима для обеспечения жизнедеятельности самих клеток. В про- цессе онтогенеза и клеточной дифференцировки в разных тканях организма происходит избирательная активация многих других специфических генов, что, в конечном итоге, обусловливает значительные межклеточные различия в наборе белков и в ско- рости их синтеза. Контроль генной активности осуществляется за счет диф- ференциальной транскрипции и процессинга РНК в клеточных яд- рах, различной стабильности мРНК в цитоплазме, избирательной трансляции мРНК. Дифференциальная экспрессия генов, конечным результатом которой является синтез функционально активного белка, предполагает не только адекватную регуляцию генной активности, но и полноценность всех последующих этапов, включая сам белковый продукт, его устойчивость, способность к посттрансляционным модификациям, правильную локализации и корректное взаимодействие с другими компонентами клетки. открыть
Литература - Микробиология (ВИЧ-ИНФЕКЦИЯ)
ДНК вируса включается в геном клетки, затем происходит синтез вирусных компонентов -- белков, затем происходит самосборка вириона и его отпочкование, в ходе которого вирус приобретает суперкапсид. Процесс взаимодействия вируса с чувствительной клеткой происходит с различной скоростью: вирус может персистировать в клетке ничем себя не проявляя, у него может отсутствовать синтез нуклеиновых кислот и белков, второй тип взаимодействия соответствует медленному размножению и отпочкованию вируса и инфецированию новых клеток. Третий вариант -- быстрое размножение вируса в клетке, гибель ее и выход вируса. Обычно в одной клетке образуется 10000 новых вирусов. На использовании этих этапов взаимодействия вирусов и клеток основаны методы лечения и профилактики. Эпидемиология ВИЧ- инфекции. Предполагают что вирус существовал в человеческой популяции до того как началась пандемия. Уже после открытия вируса было установлено по сохранившимся сывороткам что вирус был в 1976 году в Англии, в 1966 году в Африке, в 1952 - в Африке. открыть
Половые гормоны
Пул цитозольных рецепторов, по-видимому, пополняется за счет биосинтеза повторно, а также реактивации вышедших из ядер рецепторных молекул. В основе представлений о рецепции белково-пептидных гормонов и катехоламинов положены данные об их действии на клетку с поверхности мембраны с помощью образования внутриклеточных посредников. По данным Розена В. Б. (1984) для многих белково-пептидных гормонов и катехоламинов начальные этапы реализации их биологического действия охватывают главную часть метаболических сдвигов, обусловливающих проявление быстро развивающихся конечных физиологических эффектов гормона на клетки. Для стероидных и тиреодных гормонов наиболее характерны медленно развивающиеся физиологические эффекты, сопряженные с многоступенчатой индукцией синтеза макромолекул, блокируемый ингибиторами синтеза РНК и белка.Особенности протекания начальных, подготавливающих этапов действия гормонов этих классов зависят от типа реагирующей клетки, степени ее дифференцированности и химической природы гормона. Ранние этапы реализации гормонального эффекта – это изменение уровней метаболических процессов, протекающих в клетке через 1-24 часа или более после начала взаимодействия ее с гормоном. открыть
Прионные болезни человека
PrP 27(30 – инфекционный прионный белок, сохраняющийся в результате переваривающего воздействия протеазы К на исходный инфекционный прионный белок PrPSc. Его молекулярная масса в результате гидролитического воздействия протеазы К снижается лишь незначительно и сохраняется на уровне 27–30 кДа. PR P– ген, кодирующий синтез клеточного прионного белка (PrPC в организме человека, локализованный на хромосоме 20. Pr p – ген, кодирующий синтез клеточного прионного белка (PrPC в организме мыши, локализованный на хромосоме 2. Прионные палочки – белковые структуры, выявляемые в мозговой ткани зараженных животных или человека и представляющие собой главным образом или исключительно агрегированные молекулы инфекционного прионного белка (PrP 27–30), сформированные в результате экстракции детергентами и ограниченного протеолиза исходного инфекционного прионного белка (PrPSc). Морфологически и гистохимически прионные палочки неотличимы от многих амилоидных структур. PrP-амилоидные бляшки – амилоидные бляшки, состоящие из прионного белка, обнаруживаемые в мозговой ткани животных или людей, погибших от прионных болезней. открыть
Роль ЦНС в регуляции жизнедеятельности
Все они являются гликопротеинами с мол. массой около 25000. А-1) Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ, фоллитропин) . ФСГ связывается со специфическими рецепторами на плазматических мембранах клеток-мишеней: фолликулярных клеток яичников и клеток Сертоли в семенниках. ФСГ стимулирует рост фолликулов, подготавливает их к индуцирующему овуляцию действию ЛГ и усиливает вызываемую ЛГ секрецию эстрогенов. У самцов он связывается с клетками Сертоли, индуцируя в них синтез андроген-связывающего белка, который, по-видимому,участвует в транспорте тестостерона к семявыносящим канальцам и эпидимису (придатку яичка); благодаря этому механизму достигается высокая локальная концентрация тестостерона, требующаяся для сперматогенеза. ФСГ стимулирует рост семенных канальцев и семенников и играет важную роль в инициации сперматогенеза. В отсутствие ФСГ семенники атрофируются и образования спермы не происходит. Гормон также усиливает синтез эстрадиола в изолированных клетках Сертоли. Роль этого процесса в физиологии мужского организма неясна. Концентрация ФСГ в плазме низка у детей и возрастает в ходе полового созревания. открыть
