Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ѕолиморфизм белков




” разных особей возникают варианты (мутации) разных генов или варианты одного и того же гена. ¬арианты генов, образующиес€ у отдельных особей, могут постепенно распростра≠н€тьс€ в попул€ции в результате наследовани€, если они не детальны. “ак формируетс€ генотипическа€ неоднородность по≠пул€ции, котора€ ведет и к фенотипической неоднородности. Ќа молекул€рном уровне наиболее изучен как следствие генотипической гетерогенности полиморфизм белков Ч существова≠ние разных форм белка, выполн€ющего одинаковые или очень сходные функции (изобелки). „аще всего изучают полиморфизм ферментов (т. е. наличие изоферментов), поскольку их гораздо легче обнаружить, чем другие белки, по катализируемой ими реакции.

√емоглобин. √емоглобины ј(2а2β), F(2a2y), јг(2а2δ) есть в эритроцитах почти всех людей. √ены этих белков не аллельны Ч они занима≠ют разные локусы. Ёти гены возникли в результате дупликации гена-предшественника и мутационной дивергенции копий. Ќо в крови некоторых людей обнаруживаютс€ (обычно редко) другие гемоглобины, €вл€ющиес€ продуктами аллельных генов. ¬ част≠ности, известно много аллельных вариантов гемоглобина ј. ќдин из вариантов Ч это HbS, который отличаетс€ от Ќbј лишь одной аминокислотой в шестом положении β-цепи (β6 Glu-→>VaI).

ѕо аллел€м Ќbј и HbS все люди дел€тс€ на три группы с генотипами јј, AS и SS. ” людей первой группы эритроциты содержат Ќ№ј, у второйЧЌ№ј и HbS, у третьейЧHbS. –аспро≠страненность аллел€ S (т. е. суммы людей с генотипами AS и SS) географически неравномерна: у некоторых народностей јзии и јфрикиЧдо 35%; у европейцев встречаетс€ редко.

—уществует еще вариант гемоглобина: HbC (β6 Glu→Lys). ѕо этой паре аллелей существуют генотипы јј, ј— и ——. “еперь всех людей можно разделить на п€ть генотипически и фенотипически разных групп: јј, AS, SS, ј— и ——. »звестно около 300 разных вариантов Ќbј. —ледовательно, по всем аллел€м гемоглобина ј люди образуют около 600 генотипически различающихс€ групп (если не считать очень редко встречающиес€ гетерозиготы по вариан≠там, например SC).

“рансплантационна€ несовместимость. ќт полиморфизма белков в сочетании с иммунологическими реакци€ми зависит трансплантационна€ несовместимость.  летки трансплантата содержат аллельные варианты белков, отличаю≠щиес€ от вариантов реципиента. Ёти белки донора €вл€ютс€ антигенами дл€ организма реципиента и привод€т к развитию реакции клеточного иммунитета, в результате которой трансплан≠тированна€ ткань отторгаетс€. –оль антигенов могут выполн€ть также полисахариды или другие вещества, структура которых у донора и реципиента различна. ќднако и в этом случае пер≠вична€ причина различийЧполиморфизм белков, поскольку все вещества в организме синтезируютс€ при участии ферментов, т. е. белков. –ешающую роль в отторжении трансплантата игра≠ют антигены (белки и полисахариды), расположенные на наруж≠ной поверхности плазматической мембраны клеток.

ќтторжение трансплантата в наибольшей мере определ€етс€ главным комплексом тканевой совместимости Ч так называют участок генома, содержащий небольшое число структурных генов (не меньше трех), и белки, кодируемые этими генами. Ѕелки главного комплекса тканевой совместимости представл€ют собой гликопротеины; они €вл€ютс€ интегральными белками плазмати≠ческой мембраны клеток. √ены главного комплекса тканевой совместимости отличаютс€ необычайно высоким полиморфизмом: число комбинаций разных аллелей по генам этой системы дости≠гает нескольких миллионов. Ёто сама€ полиморфна€ система человека из всех известных в насто€щее врем€. ¬ысока€ степень полиморфизма генов обеспечивает столь же высокую степень ин≠дивидуальности по белкам, которые кодируютс€ этими генами. ѕодбор донора и реципиента, сходных по антигенным свойствам белков главного комплекса совместимости, значительно повыша≠ет веро€тность приживлени€ трансплантата. Ётот комплекс в насто€щее врем€ интенсивно изучаетс€ с целью преодолеть трансплантационную несовместимость Ч главное преп€тствие на пути трансплантологии.

 онцепци€ иммунологического надзора. –азумеетс€, в ходе биологической эволюции така€ реакци€ на чужеродные клетки выработалась не дл€ отторжени€ транс≠плантата. ѕо-видимому, действительна€ биологическа€ роль клеточного иммунитета, помимо защиты от вирусной и некото≠рых других инфекций, состоит в устранении измененных клеток, которые возникают в результате соматических мутаций. ќбщее число клеток в организме человека громадноЧпор€дка 1018, поэтому и число мутантных клеток тоже велико: в каждый мо≠мент оно может измер€тьс€ биллионами клеток. –азмножение мутантных клеток, неспособных выполн€ть нормальные функции, могло бы оказатьс€ вредным дл€ организма. Ќа них и направле≠но действие клеточного иммунитета. “аким способом осуществл€≠етс€ иммунологический надзор за посто€нством клеточного состава организма. »ммунологический надзор служит как бы второй линией обороны против по€влени€ мутантных клеток (первую линию обороны составл€ют системы репарации ƒЌ ).

¬ каждой клетке организма происходит непрерывный распад ее структурно-функциональных компонентов, и за счет этого образуютс€ аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты, нуклеотиды и другие вещества. ќни смешиваютс€ с такими же веществами, образующимис€ из пищи, составл€€ общий фонд метаболитов организма. Ётот фонд расходуетс€ по двум направле≠ни€м: часть используетс€ дл€ возобновлени€ распавшихс€ струк≠турно-функциональных компонентов клетки; друга€ часть пре≠вращаетс€ в конечные продукты обмена веществ, которые вывод€тс€ из организма. ѕри распаде веществ до конечных продуктов обмена освобождаетс€ энерги€, у взрослого человека 8000Ч12 000 кƒж (2000Ч3000 ккал) в сутки. Ёта энерги€ используетс€ клетками организма дл€ совершени€ разного рода работы, а также дл€ поддержани€ температуры тела на посто≠€нном уровне.

ћежду содержанием разных веществ в организме и величи≠ной их суточного потреблени€ нет соответстви€. Ќапример, дл€ белков отношение содержание/потребление равно примерно 180, а дл€ углеводов оно менее 2, то есть различие по этому коэф≠фициенту между белками и углеводами почти стократное. Ёто св€зано с тем, что подавл€юща€ часть пищевых углеводов ис≠пользуетс€ именно как источник энергии и распадаетс€ до конеч≠ных продуктов обмена, мину€ стадию включени€ в структурно-функциональные компоненты клетки. “о же в значительной мере относитс€ и к жирам.

ќсновную массу элементов, из которых построены пищевые вещества, а также и тело человека, составл€ют углерод, водород, кислород и азот. Ёти же элементы вход€т в состав главных конечных продуктов обмена веществ Ч —02, Ќ20 и мочевины H2N Ч —ќ Ч NH2. ¬ форме Ќ20 выводитс€ водород органи≠ческих веществ, причем организм выдел€ет воды больше, чем потребл€ет (см. табл. 24): примерно 400 г воды образуетс€ за сутки в организме из водорода органических веществ и кислоро≠да вдыхаемого воздуха (метаболическа€ вода). ¬ форме —02 вывод€тс€ углерод и кислород органических веществ, а в форме мочевины Ч азот.

„еловек выдел€ет с мочой, калом, потом, выдыхаемым воз≠духом много и других веществ, но в незначительных количествах, так что их вклад в общий баланс обмена веществами между ор≠ганизмом и средой невелик. ќднако надо отметить, что физиоло≠гическое значение выделени€ таких веществ может быть су≠щественным. Ќапример, нарушение выделени€ продуктов распа≠да гема или продуктов метаболизма чужеродных соединений, в том числе лекарств, может быть причиной т€желых нарушений обмена веществ и функций организма.

ќбучающие задачи:

1. ¬ процессе гликолиза образовалось 42 молекулы пировиноградной кислоты.  акое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул ј“‘ образуетс€ при полном окислении?

ќтвет: ѕри гликолизе одна молекула глюкозы расщепл€етс€ с образованием 2-ух молекул пировиноградной кислоты (ѕ¬ ), следовательно, гликолизу подверглось: 42/2=21 молекула глюкозы.

ѕри полном окислении одной молекулы глюкозы (бескислородный и кислородный этапы) образуетс€ 38 молекул ј“‘.

ѕри окислении 21 молекулы образуетс€: 21*38=798 молекул ј“‘

 

2. ќдно из генетических нарушений аминокис≠лотного обмена. ¬ больницу доставлен двухлетний ребенок. ѕо словам матери, он страдает частыми рвотами. –воты слу≠чаютс€ главным образом после приема пи≠щи. –ебенок отстает в весе и физическом развитии. ¬олосы темные, но попадаютс€ седые пр€ди. ѕроба мочи после добавлени€ FeCl3 приобрела зеленый цвет, что указы≠вает на присутствие в моче фенилпировиноградной кислоты.  оличественный анализ мочи дал следующие результаты:

 

¬ещество —одержание в моче, ммоль/л
    у больного в норме
‘енилаланин ‘енилпируват ‘ениллактат 7,0 4,8 10,3 0,01

 

 акой фермент, по-видимому, неакти≠вен? ѕочему в моче в больших количествах по€вл€етс€ фенилаланин? „то служит источником фенилпирувата и фениллактата? ѕочему этот путь (от≠сутствующий у здоровых людей) на≠чинает функционировать, когда концен≠траци€ фенилаланина повышаетс€?

 

3. Ќуклеотиды - плохой источник энергии. ” большинства организмов нуклеотиды не используютс€ как топливо, т. е. как ис≠точник энергии.  акими наблюдени€ми подкрепл€етс€ этот вывод? ѕочему ну≠клеотиды €вл€ютс€ относительно плохим источником энергии у млекопитаю≠щих?

 

4. ѕричина мутации, привод€щей к образова≠нию серповидных эритроцитов. ¬ гемогло≠бине серповидных эритроцитов в 6-м по≠ложении β-глобиновой цепи вместо глутаминовой кислоты (присутствующей в нормальном гемоглобине ј) обнаружен валин.  акое изменение, произошедшее в кодоне дл€ глутаминовой кислоты, при≠вело к ее замене на валин?

 

5. ћитохондрии бурого жира. ” новоро≠жденных детей в области шеи и в верхней части спины имеетс€ особа€ жирова€ ткань, котора€ у взрослых практически отсутствует, так называемый бурый жир. Ѕурую окраску придают этой ткани мито≠хондрии, которых в ней чрезвычайно много. ” некоторых животных, впадаю≠щих в зимнюю сп€чку или приспособленных к обитанию в холодных местно≠ст€х, тоже имеетс€ бурый жир. ¬ то врем€ как в митохондри€х печени при окислении NADH на каждый атом поглощенного кислорода образуютс€ обычно три моле≠кулы ј“–, в митохондри€х бурого жира выход ј“– на один атом поглощенного кислорода составл€ет менее одной моле≠кулы.

а)  ака€ физиологическа€ функци€ может определ€тьс€ этим низким отношением –/ќ в буром жире новорожденных?

б) ”кажите возможные механизмы, ко≠торые могли бы определ€ть столь низ≠кое отношение –/ќ, характерное дл€ митохондрий бурого жира

 

“ренирующие задачи:

1. ‘ерментна€ недостаточность при угле≠водном обмене. Ќиже описаны четыре кли≠нических случа€. Ќазовите дл€ каждого случа€ дефектный фермент и дайте со≠ответствующие рекомендации, выбрав их из приложенного перечн€. ”кажите, на чем основано ваше решение. ќтветьте на вопросы, приведенные в описании каждо≠го из четырех случаев.

—лучай 1. Ѕольной не переносит молока.  ак только он его выпьет, у него сразу же начинаютс€ рвота и понос. ѕроведен тест на толерантность к лактозе. (»спы≠туемый получает при этом определен≠ное количество лактозы, после чего у не≠го через соответствующие промежутки времени измер€ют концентрацию глю≠козы и галактозы в плазме крови. ¬ нор≠ме уровень этих —ахаров возрастает до максимума примерно через час, а затем снижаетс€.) ” больного в этом тесте концентраци€ глюкозы и галактозы в крови не возрастала, а оставалась по≠сто€нной. ќбъ€сните, почему у здо≠ровых людей концентраци€ глюкозы и галактозы в крови сначала растет, а затем снижаетс€. ѕочему у больного таких изменений не происходит?

—лучай 2. ” больного с умственной отста≠лостью молоко вызывает рвоту и понос. ¬ крови концентраци€ глюкозы низка, а концентраци€ редуцирующих —ахаров значительно выше нормы. ¬ моче обна≠руживаетс€ галактоза. „ем объ€сн€етс€ высока€ концентраци€ редуцирующих —ахаров в крови? ѕочему в моче обна≠руживаетс€ галактоза?

—лучай 3. Ѕольной страдает от судорог в мышцах при напр€женной физической работе, но в остальном чувствует себ€ здоровым. Ѕиопси€ мышечной ткани вы€вила, что концентраци€ гликогена в мышцах этого больного гораздо выше нормы. ѕочему накапливаетс€ глико≠ген?

—лучай 4. Ѕольна€ в€ла€, апатична€. ѕе≠чень увеличена; при биопсии печени об≠наружен большой избыток гликогена.  онцентраци€ глюкозы в крови ниже нормы. ¬ чем причина пониженной кон≠центрации глюкозы в крови этой боль≠ной?

 

2. ѕотребление ј“– корневыми клубеньками бобовых. Ѕактерии, обитающие в кор≠невых клубеньках растени€ гороха, потре≠бл€ют свыше 20% всего ј“–, образуемого этим растением. Ќазовите причину, кото≠рой можно было бы объ€снить, почему эти бактерии потребл€ют так много ј“–.

3. Ќуклеотидна€ последовательность компле≠ментарных цепей ƒЌ . Ќапишите нуклео-тидную последовательность одной цепи двухцепочечной ƒЌ , друга€ цепь которой имеет последовательность (5') ATGCCGTATGCATTC (3').

 

4. “рансл€ци€ м–Ќ . ѕредскажите амино≠кислотную последовательность пептидов, синтезируемых в рибосомах в присут≠ствии следующих матриц, счита€, что считывание начинаетс€ с первого трипле≠та на левом конце.

а) GGUCAGUCGCUCCUGAUU

б) UUGGAUGCGCCAUAAUUUGCU

в) CAUGAUGCCUGUUGCUAC

г) AUGGACGAA

 

5. ћожно ли, исход€ из аминокислотной по≠следовательности полипептида, предсказать нуклеотидную последовательность его м–Ќ . ƒанна€ нуклеотидна€ после≠довательность в м–Ќ  кодирует при строго определенной рамке считывани€ одну и только одну последовательность аминокислот в полипептиде. ћожно ли, исход€ из данной последовательности аминокислотных остатков в белке, напри≠мер в цитохроме с, предсказать нуклео≠тидную последовательность единственной м–Ќ , кодирующей этот белок? ќбо≠снуйте ваш ответ.

 

6.  одирование полипептида двухцепочечной ƒЌ . “ранскрибируема€ цепь двухцепочечной ƒЌ  содержит последователь≠ность

(5Т) CTTAACACCCCTGACTTCGCGCCGTCG

а)  ака€ последовательность м–Ќ  мо≠жет транскрибироватьс€ с этой цепи?

б)  ака€ аминокислотна€ последователь≠ность могла бы кодироватьс€ этой по≠следовательностью при считывании с 5'-конца?

в) ѕредположим, что друга€ цепь этой ƒЌ  тоже транскрибируетс€, а полу≠ченна€ м–Ќ  транслируетс€. —овпа≠дает ли полученна€ аминокислотна€ последовательность с последователь≠ностью, которую вы привели в ответе на вопрос б)? ќбъ€сните биологическое значение ваших ответов на вопросы б) и в).

 

7. —интетические м–Ќ .  аким образом вы синтезировали бы полирибонуклеотид, который можно было бы использовать в качестве м–Ќ , кодирующей преимуще≠ственно остатки фенилаланина и неболь≠шое число остатков лейцина и серина?  а≠кие еще аминокислоты, но в гораздо меньших количествах, колировались бы таким полирибонуклеотидом?

 

 онтролирующие задачи:

1. ƒЌ  человека. „ему равен вес моле≠кулы двухцепочечной ƒЌ  (в граммах) прот€женностью от «емли до Ћуны (~ 384000 км)?  ажда€ тыс€ча нуклеотидных пар двойной спирали ƒЌ  весит 1 Х 10 -18 г. ¬ одном километре содержитс€ 1 Х 1012 нм, а размер одной пары оснований составл€ет 0,34 нм. ƒл€ сравнени€ интерес≠но отметить, что в организме человека со≠держитс€ ~0,5 г ƒЌ .

 

2.  акова длина гена рибонуклеазы? акое ми≠нимальное число нуклеотидных пар содер≠житс€ в гене, кодирующем панкреатиче≠скую рибонуклеазу (124 аминокислоты)? ѕочему число нуклеотидных пар может оказатьс€ гораздо большим, чем в вашем ответе? — чем св€зана така€ неопределен≠ность?

 

 

3. ”паковка ƒЌ  в эукариотических клетках. —равните длину ƒЌ  в одной нуклеосоме с диаметром нуклеосомы, который равен 10-11 нм. «атем сравните длину всей ƒЌ  в клетке человека с диаметром клеточного €дра - около 2 мкм. ¬ какой из структур ƒЌ  уложена более компактно?

 

 

4. Ќуклеотидна€ последовательность ƒЌ . ѕочему при секвенировании ƒЌ  химиче≠ским методом молекула ƒЌ  должна быть меченой только по одному концу, а не равномерно?

 

5. –Ќ -содержащие вирусы: могут ли гены состо€ть из –Ќ ? ¬ составе –Ќ -содержащих вирусов ≈. coli ƒЌ  нет, в них при≠сутствует лишь –Ќ , котора€ выполн€ет роль вирусной хромосомы. Ёто означает, что в таких вирусах гены состо€т из –Ќ , а не из ƒЌ . ќпровергает ли это цен≠тральную догму молекул€рной генетики? ќбоснуйте свой ответ.

 

6. —колько разных м–Ќ  может кодировать одну аминокислотную последователь≠ность. Ќапишите все возможные последовательности м–Ќ , которые спо≠собны кодировать простой трипептид Leu-Met-Tyr. ќтветив на этот вопрос, вы получите некоторое представление о числе разных м–Ќ , которые могут ко≠дировать один полипептид.

 

7.  ак вли€ет изменение одного основани€ в м–Ќ  на аминокислотную последова≠тельность полипептида. ќчень важные доказательства, подтверждающие пра≠вильность расшифрованного генетическо≠го кода, были получены при изучении при≠роды мутаций, привод€щих к замене одного остатка в аминокислотной после≠довательности белка.  ака€ из перечис≠ленных ниже замен одной аминокислоты на другую согласуетс€ с генетическим ко≠дом?  ака€ из замен не может быть ре≠зультатом изменени€ одного-единственного основани€ в м–Ќ ? ѕочему?

а) Phe → Leu

б) Lys → Ala

в) Ala → Thr

г) Phe → Lys

д) Ilе → Leu

е) His → Glu

ж) Pro → Ser

 

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-06; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 881 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќачинать всегда стоит с того, что сеет сомнени€. © Ѕорис —тругацкий
==> читать все изречени€...

2115 - | 1885 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.037 с.