Нарушение биосинтеза белка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство здравоохранения Калужской области

ГАОУ КО СПО «Калужский базовый медицинский колледж»

Реферат на тему:

Нарушения биосинтеза белка. Их последствия.

Студентки группы: Фц021

Просяновой Ольги

Преподаватель: Сафонова В.М.

Калуга 2014

План

белок ингибитор аминокислота яд

1. Нарушения структуры генов, кодирующих информацию о строении белков (мутации)

2. Яды и специфические ингибиторы мультиферментных комплексов, обеспечивающих процессы транскрипции, трансляции и посттрансляционной модификации белков

3. Дефицит незаменимых аминокислот

4. Дефицит АТФ

5. Нарушения образования транспортных и рибосомальной РНК, белков рибосом

6. Генные мутации

1. Нарушения структуры генов, кодирующих информацию о строении белков (мутации)

Точная работа всех матричных биосинтезов - репликации, транскрипции и трансляции - обеспечивает копирование генома и воспроизведение фенотипических характеристик организма в поколениях, т.е. наследственности. Однако биологическая эволюция и естественный отбор возможны только при наличии генетической изменчивости. Установлено, что геном постоянно претерпевает разнообразные изменения. Несмотря на эффективность механизмов коррекции и репарации ДНК, часть повреждений или ошибок в ДНК остаётся. Изменения в последовательности пуриновых или пиримидиновых оснований в гене, не исправленные ферментами репарации, получили название"мутации". Одни из них остаются в соматических клетках, в которых они возникли, а другие обнаруживаются в половых клетках, передаются по наследству и могут проявляться в фенотипе потомства как наследственная болезнь.

Ген или части генов могут перемещаться из одного места хромосомы в другие. Эти подвижные элементы или фрагменты ДНК получили название транспозонов и ретротранспозонов.

Транспозоны - участки ДНК, удаляемые из одного локуса хромосомы и встраиваемые в другой локус той же или другой хромосомы. Ретротранспозоны не покидают исходного положения в молекуле ДНК, но могут копироваться, и копии встраиваются, подобно транспозонам, в новый участок. Включаясь в гены или участки около генов, они могут вызывать мутации и изменять их экспрессию.

Геном эукариотов подвергается изменениям и при заражении ДНК- или РНК-содержащими вирусами, которые внедряют свой генетический материал в ДНК клеток хозяина.

2. Яды и специфические ингибиторы мультиферментных комплексов, обеспечивающих процессы транскрипции, трансляции и посттрансляционной модификации белков

Ингибиторами биосинтеза белков могут быть различные вещества, в том числе антибиотики, токсины, алкалоиды, антиметаболиты (аналоги) структурных единиц нуклеиновых кислот и др. Они широко используются в биохимических исследованиях инструменты для раскрытия механизма отдельных этапов биосинтеза белков, поскольку оказалось, что среди них можно подобрать такие, которые избирательно тормозят специфические фазы белкового синтеза. Антибиотики - вещества, синтезируемые микроорганизмами, плесенью, грибами, высшими растениями, тканями животных в процессе их жизнедеятельности, а также полученные синтетическим путем. Им свойственна бактериостатическое или бактерицидное действие. Антибиотики, которые взаимодействуют с ДНК, нарушают ее матричные функции и подавляют репликацию или транскрипцию, или оба эти процессы. Противоопухолевые антибиотики практически одинаково взаимодействуют с ДНК как опухолевых, так и нормальных клеток, поскольку они не отличаются избирательностью действия.

3. Дефицит незаменимых аминокислот

Аминокислоты-- органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы.

Отсутствие или недостаток в продуктах питания одной или нескольких незаменимых аминокислот негативно влияет на общее состояние организма, вызывает негативный азотистый баланс, нарушения синтеза белков, процессов роста и развития. У детей может возникнуть тяжелое заболевание - квашиокор.

Незаменимые аминокислоты применяют для обогащения кормов сельскохозяйственных животных с целью повышении я их продуктивности, а также в виде лекарственных препаратов. Осуществляется промышленный синтез некоторых незаменимых аминокислот - лизина, метионина, триптофана. Незаменимые аминокислоты поступают в организм человека вместе с продуктами питания растительного происхождения. В растениях осуществляется синтез более 200 разных аминокислот.

Белки играют важную роль в организме человека. Они выполняют следующие функции:

1) каталитическая

2) структурная

3) защитная

4) регуляторная

5) транспортная

Валин способен к гидрофобным взаимодействиям, принимает участие в стабилизации третичной структуры белков. Валин используется при синтезе алкалоидов, пантотеновой кислоты, ряда циклопептидов. Суточная потребность в валине составляет 1,3-3,8 г. Значительное количество валина содержится в миоглобине, казеине, эластине.

По химическим свойствам лейцин является типичной альфа-аминокислотой алифатического ряда. Лейцин входит в состав растительных и животных белков.Новые исследования указывают на то, что потребление высококачественного белка повышает уровень лейцина, аминокислоты, которая помогает человеку поддерживать объем мышечной массы и уменьшает содержание жира в организме, способствуя похудению.

Незаменимые аминокислоты - аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека и должны обязательно поступать в организм с продуктами питания.

Восемь из 20 аминокислот являются незаменимыми:

изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин.

При декарбоксилировании триптофана образуется триптамин, который повышает артериальное давление крови. Нарушение обмена триптофана приводит к недоумию, а также является показателем таких заболеваний, как туберкулез, рак, сахарный диабет.

Недостаток метионина в продуктах питания приводит к задержке роста, нарушению процесса синтеза белков и многих биологически активных соединений. Метионин содержится во многих продуктах питания (в молоке, в частности, в молочном белке - казеине).

4. Дефицит АТФ

Основным источником энергии для клетки являются питательные вещества: углеводы, жиры и белки, которые окисляются с помощью кислорода. Практически все углеводы, прежде чем достичь клеток организма, благодаря работе желудочно-кишечного тракта и печени превращаются в глюкозу. Наряду с углеводами расщепляются также белки -- до аминокислот и липиды -- до жирных кислот. В клетке питательные вещества окисляются под действием кислорода и при участии ферментов, контролирующих реакции высвобождения энергии и ее утилизацию. Почти все окислительные реакции происходят в митохондриях, а высвобождаемая энергия запасается в виде макроэргического соединения -- АТФ. В дальнейшем для обеспечения внутриклеточных метаболических процессов энергией используется именно АТФ, а не питательные вещества. При высвобождении энергии АТФ отдает фосфатную группу и превращается в аденозиндифосфат. Выделившаяся энергия используется практически для всех клеточных процессов, например в реакциях биосинтеза и при мышечном сокращении. Восполнение запасов АТФ происходит путем воссоединения АДФ с остатком фосфорной кислоты за счет энергии питательных веществ. Этот процесс повторяется вновь и вновь. АТФ постоянно расходуется и накапливается, поэтому она получила название энергетической валюты клетки.

5. Нарушения образования транспортных и рибосомальной РНК, белков рибосом

Для осуществления синтеза нуклеиновых кислот необходимо присутствие в клетках достаточного количества пуриновых и пиримидиновых оснований, рибозы и дезоксирибозы, а также макроэргических фосфорных соединений. Материалом для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований являются одноуглеродные фрагменты некоторых аминокислот и их производных (аспарагиновая кислота, глицин, серин, глутамин), а также аммиак и С0₂. Рибоза образуется из глюкозы в пентозном цикле, в дальнейшем она может превращаться в дезоксирибозу.

Наиболее выраженные нарушения синтеза ДНК имеют место при дефиците фолиевой кислоты и витамина В₁₂.

При дефиците фолиевой кислоты нарушается использование одноуглеродных фрагментов аминокислот для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований.

Витамин В₁₂ необходим для образования некоторых коферментных форм фолиевой кислоты, при дефиците которых нарушается превращение диоксиуридинмонофосфата в дезокситимидилат. В результате нарушается синтез тимидина, что лимитирует образование новых молекул ДНК. Синтез РНК при дефиците витамина В₁₂ и фолиевой кислоты не нарушается. Пониженное образование ДНК тормозит вступление клеток в митоз вследствие удлинения синтетической фазы митотического цикла. Задержка митозов ведет к замедлению клеточных делений, в результате тормозится процесс физиологической регенерации в костном мозге и в других быстро обновляющихся тканях. Задержка митозов сопровождается увеличением размеров клеток, что, по-видимому, связано с удлинением интерфазы. Наиболее демонстративно эти изменения выражены в кроветворной ткани костного мозга: появляются гигантские эритробласты - мегалобласты, при созревании их образуются эритроциты больших размеров - мегалоциты. Обнаруживаются также увеличенные в размерах миелоциты, метамиелоциты и более зрелые гранулоциты. Гигантские клетки появляются и в других тканях: слизистой языка, желудка и кишечника, влагалища. Вследствие замедления процессов регенерации развиваются тяжелая форма малокровия (пернициозная анемия), лейкопения и тромбоцитопения, атрофические изменения в слизистой пищеварительного тракта.

Дефицит витамина В₁₂ у человека возникает при длительной вегетарианской диете, при нарушении его всасывания в кишечнике в связи с прекращением продукции внутреннего фактора Касла в желудке, при атрофии его слизистой в результате повреждения аутоантителами. Другими причинами развития гиповитаминоза В могут быть: гастрэктомия, инвазия широким лентецом, хроническое воспаление подвздошной кишки, отсутствие в слизистой кишечника специфических рецепторов, с которыми взаимодействует комплекс внутреннего фактора с витамином В12.

Дефицит фолиевой кислоты возникает при длительном отсутствии в пище зеленых овощей и животных белков, у детей раннего возраста при вскармливании одним молоком (в нем содержание фолиевой кислоты незначительно). Эндогенный дефицит фолиевой кислоты может развиться при нарушении всасывания ее в кишечнике (заболевание спру), нарушении депонирования (заболевания печени), повышенном расходовании (беременность, в случае если исходные запасы витамина были понижены), при длительном лечении некоторыми лекарственными препаратами (сульфаниламиды), при алкоголизме.

Они сопровождаются нарушением трансляции с образованием полипептидных цепочек в цитозоле, гр. ЭПС и митохондриях. Эти нарушения возникают при влиянии некоторых патологических факторов, например противоопухолевых препаратов, блокирующих синтез белков у эукариот. Изменения рибонуклеопротеидных комплексов рибосом, а также рецепторов к ним могут сопровождаться снижением связывания рибосом и полисом с гр. ЭПС в ходе образования секреторных белков. Такие вновь образованные полипептидные цепочки быстро разрушаются в матриксе цитоплазмы. Патология ядрышкового аппарата приводит к снижению содержания рибосом в цитоплазме и подавлению пластических процессов в организме. Некоторые особенности имеет патология митохондриальных рибосом. Их нарушения вызывают препараты, блокирующие белковый синтез у бактерий, например левомицетин, эритромицин, которые не влияют на активность цитоплазматических рибосом. Последствием нарушения Биосинтеза белка являются Генные мутации.

6. Генные мутации

Генные мутации - это мутации, в результате которых изменяются отдельные гены и появляются новые аллели. Генные мутации связаны с изменениями, происходящими внутри данного гена и затрагивающими его часть. Обычно это замена азотистых оснований в ДНК, вставка лишних пар или выпадение пары оснований.

Связь мутаций с рекомбинацией ДНК

Из процессов, связанных с рекомбинацией, наиболее часто приводит к мутациям неравный кроссинговер. Он происходит обычно в тех случаях, когда в хромосоме имеется несколько дуплицированных копий исходного гена, сохранивших похожую последовательность нуклеотидов. В результате неравного кроссинговера в одной из рекомбинантных хромосом происходит дупликация, а в другой -- делеция.

Связь мутаций с репарацией ДНК

Спонтанные повреждения ДНК встречаются довольно часто, такие события имеют место в каждой клетке. Для устранения последствий подобных повреждений имеется специальные репарационные механизмы (например, ошибочный участок ДНК вырезается и на этом месте восстанавливается исходный). Мутации возникают лишь тогда, когда репарационный механизм по каким-то причинам не работает или не справляется с устранением повреждений. Мутации, возникающие в генах, кодирующих белки, ответственные за репарацию, могут приводить к многократному повышению (мутаторный эффект) или понижению (антимутаторный эффект) частоты мутирования других генов. Так, мутации генов многих ферментов системы эксцизионной репарации приводят к резкому повышению частоты соматических мутаций у человека, а это, в свою очередь, приводит к развитию пигментной ксеродермы и злокачественных опухолей покровов. Мутации могут появляться не только при репликации, но и при репарации -- эксцизионной репарации или при пострепликативной (пример: серповидноклеточная анемия).

Литература

1. Общая биология.А.О.Рувинский; Под ред.А.О. Рувинского. М.: Просвещение, 1993. 544 с.

2. Биология в экзаменационных вопросах и ответах/Под. Общ.ред. Н.А.Лемезы. 2-е изд. Мн.: БелЭн, 1997. 464 с.

3. http://www.xumuk.ru/biologhim/233.html.

4. http://znanija.com/task/1150180.

5. http://www.eurolab.ua/symptoms/disorders/162/.

Размещено на Allbest.ru