Задание 1. Определение предмета молекулярная биология. Цели и задачи.
Задание 2. Аминоацилирование тРНК. Аминоацил-тРНК-синтетазы, их структура и механизм действия.
Список использованных источников.
Задание 1. Определение предмета молекулярная биология. Цели и задачи.
Молекулярная биология является одним из направлений современной биологии, цель которого – это изучение внутренней организации жизненных процессов на молекулярном уровне. В качестве самостоятельной научной дисциплины молекулярная биология возникла в начале 50-х гг. прошлого столетия, представляя собой результат накопления знаний о структуре и функциях самых важных химических соединений: белков и нуклеиновых кислот.
Молекулярная биология в качестве научного направления сформировалась на стыке биохимии и генетики, развивавшихся относительно независимо друг от друга вплоть до того момента, когда была установлена истинная природа гена. Можно сказать, что молекулярная биология занимается исследованиями проявлений жизни на неживых структурах или системах с элементарными признаками жизнедеятельности (которыми могут быть отдельные биологические макромолекулы, их комплексы или органеллы), изучает, каким образом ключевые процессы, которые характеризуют живую материю, могут реализоваться посредством химических взаимодействий и превращений.
Выделение молекулярной биологии из биохимии в независимую область науки было продиктовано тем, что её главная задача - изучение структуры и свойств биологических макромолекул, которые участвуют в различных процессах, а также выяснение механизмов их взаимодействия. Биохимия же изучает собственно процессы жизнедеятельности, закономерности их протекания в живом организме и превращения молекул, которые сопровождают эти процессы. В конечном счёте, молекулярная биология пытается дать ответ на вопрос, зачем происходит тот или иной процесс, тогда как биохимия будет отвечать на вопросы где и как с точки зрения химии осуществляется рассматриваемый процесс.
Задание 2. Аминоацилирование тРНК. Аминоацил-тРНК-синтетазы, их структура и механизм действия.
Аминоацилирование тРНК - это процесс, функцией которого является активация аминокислот. Он будет происходить на первом этапе биосинтеза белка - двадцать различных аминокислот будут присоединяться эфирной связью к соответствующим тРНК под воздействием двадцати различных активирующих ферментов, которые называются аминоацил-тРНК-синтетазы. Каждый фермент будет специфичен по отношению к определенной аминокислоте и к соответствующей тРНК.
Несмотря на универсальность основных черт пространственной структуры тРНК, аминоацил-тРНК-синтетазы оказались довольно различными белками в зависимости от специфичности их аминокислот. Как правило, это крупные белки с молекулярной массой приблизительно от 100000 до 400000 дальтон, которые обладают четвертичной структурой, хотя среди них встречаются и мономерные ферменты. Четвертичные структуры синтетаз построены из двух или четырех белковых субъединиц, которые могут быть как идентичными, так и различными. Например, тирозил-тРНК-синтетаза бактерий построена из двух идентичных субъединиц с молекулярной массой 47000 дальтон каждая, а метиониновая синтетаза бактерий будет состоять из двух идентичных субъединиц с молекулярной массой около 80000-90000дальтон каждая. Фенилаланиновая аминоацил-тРНК-синтетаза бактерий, также, как и дрожжей, будет построена из четырех субъединиц двух видов, с молекулярными массами около 50000 и 60000 дальтон. Такие аминоацил-тРНК-синтетазы бактерий, как валиновая, лейциновая и изолейциновая - это мономерные ферменты, то есть представляют собой одну полипептидную цепь с молекулярной массой около 110000 дальтон. В последнем случае, однако, полипептидная цепь будет состоять, по-видимому, из двух гомологичных частей, которые формируют два похожих домена с массой около 50000-60000 дальтон каждый. В то же время цистеиновая и глютаминовая аминоацил-тРНК-синтетазы бактерий будут построены из одной полипептидной цепи с молекулярной массой 40000-60000 дальтон и, вероятно, не будут иметь подразделения на два гомологичных участка.
1. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки в 3-х томах. — М.: Мир, 1994.
2. Докинз Р. Эгоистичный ген. — М.: Мир, 1993.
3. Льюин Б. Гены. — М.: Мир, 1987.
4. Патрушев Л. И. Искусственные генетические системы. — М.: Наука, 2004.
5. Уотсон Дж. Д. Двойная спираль: воспоминания об открытии структуры ДНК. — М.: Мир, 1969.
6. Уотсон Дж. Молекулярная биология гена. - М.: Мир, 1978.
7. Щелкунов С. Н. Генетическая инженерия: Учеб.-справ. пособие. — 2-е изд., испр. и доп. — Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004.
