Гонський Я.І., Максимчук Т.П. Біохімія людини

Подождите немного. Документ загружается.

483

Ðèñ. 13.11. Ñõåìà ðåãóëÿö³¿ ñèíòåçó á³ëê³â øëÿõîì ³íäóêö³¿:

ÃÐ – ãåí-ðåãóëÿòîð; Ï – ïðîìîòîð; ÃÎ – ãåí-îïåðàòîð; á³ëêè 1, 2, 3 – â³äïîâ³äíî:

-ãàëàêòîçèäàçà, ïåðìåàçà ³ òðàíñàöåòèëàçà.

Íà ðèñ. 13.11 ñõåìàòè÷íî çîáðàæåíèé ëàêòîçíèé îïåðîí. Â³í âêëþ-

÷àº 3 ðîçì³ùåí³ ïîðÿä ñòðóêòóðí³ ãåíè, ùî êîäóþòü á³ëêè, íåîáõ³äí³

äëÿ çàñâîºííÿ ëàêòîçè (β-ãàëàêòîçèäàçó, ïåðìåàçó ³ òðàíñàöåòèëàçó).

Ïåðåä íèìè ðîçì³ùåí³ ðåãóëÿòîðí³ ä³ëÿíêè – ïðîìîòîð (Ï) ³ îïåðàòîð

(Î). Çà â³äñóòíîñò³ ëàêòîçè àêòèâíèé á³ëîê-ðåïðåñîð çâ'ÿçàíèé ç îïå-

ðàòîðîì ³ òðàíñêðèïö³ÿ ñòðóêòóðíèõ ãåí³â çàáëîêîâàíà. Â ðåçóëüòàò³

³ç-çà â³äñóòíîñò³ ìÐÍÊ ñèíòåç β-ãàëàêòîçèäàçè ³ çâ'ÿçàíèõ ç íåþ ôåð-

ìåíò³â ïðèãí³÷óºòüñÿ (ðåïðåñóºòüñÿ). ßêùî ó æèâèëüíîìó ñåðåäîâèù³

º ëàêòîçà, âîíà çâ'ÿçóºòüñÿ ç á³ëêîì-ðåïðåñîðîì ³ ïåðåâîäèòü éîãî â

íåàêòèâíèé ñòàí, êîëè ðåïðåñîð âòðà÷àº çäàòí³ñòü çâ'ÿçóâàòèñü ç îïå-

ðàòîðîì. Â³ä'ºäíàííÿ êîìïëåêñó ³íäóêòîð-ðåïðåñîð â³ä îïåðàòîðà ðî-

áèòü ìîæëèâèì çâ'ÿçóâàííÿ ÐÍÊ-ïîë³ìåðàçè ç ïðîìîòîðîì ³ òðàíñ-

êðèïö³þ ìÐÍÊ ñòðóêòóðíèõ ãåí³â. Òèì ñàìèì ³íäóêóºòüñÿ ñèíòåç ôåð-

ìåíò³â äëÿ çàñâîºííÿ ëàêòîçè.

Ó áàêòåð³é â³äêðèòî âåëèêó ê³ëüê³ñòü îïåðîí³â. Ó ÷àñòèíè îïåðîí³â

á³ëîê-ðåïðåñîð, íà â³äì³íó â³ä ëàêòîçíîãî, íå ìîæå çâ'ÿçóâàòèñü ç îïåðà-

òîðîì, ÿêùî â êë³òèí³ â³äñóòíÿ íèçüêîìîëåêóëÿðíà ðå÷îâèíà-êîðåïðå-

ñîð. Òàêèìè îïåðîíàìè º ã³ñòèäèíîâèé ³ òðèïòîôàíîâèé, ÿê³ ðåãóëþþòü

ñèíòåç ôåðìåíò³â, íåîáõ³äíèõ äëÿ á³îñèíòåçó áàêòåð³ÿìè àì³íîêèñëîò

ã³ñòèäèíó ³ òðèïòîôàíó. Ïðè â³äñóòíîñò³ öèõ àì³íîêèñëîò ó æèâèëüíîìó

ñåðåäîâèù³ ìàº ì³ñöå òðàíñêðèïö³ÿ ñòðóêòóðíèõ ãåí³â â³äïîâ³äíèõ

ГР П ГО 1 2 3

Структурні гени

Оперон

Репресор

(неактивний)

Репресор

(активний)

Транскрипція

Трансляція

мРНК

Полісома

Білки

ДНК

Індуктор

1 2 3

484

îïåðîí³â, à çíà÷èòü, ³ ñèíòåç ôåðìåíò³â, íåîáõ³äíèõ äëÿ óòâîðåííÿ àì³-

íîêèñëîò. Ïðè íàÿâíîñò³ ã³ñòèäèíó ÷è òðèïòîôàíó âîíè çâ'ÿçóþòüñÿ ç

á³ëêîì-ðåïðåñîðîì – ïðîäóêòîì ðåãóëÿòîðíîãî ãåíà, êîìïëåêñ ðåïðå-

ñîð-êîðåïðåñîð ïðèºäíóºòüñÿ äî îïåðàòîðà, âíàñë³äîê ÷îãî òðàíñêðèï-

ö³ÿ ñòðóêòóðíèõ ãåí³â íå â³äáóâàºòüñÿ. Òàêèì ÷èíîì, ïðè íàÿâíîñò³ àì³-

íîêèñëîò ñèíòåç ôåðìåíò³â, íåîáõ³äíèõ äëÿ ¿õ óòâîðåííÿ, ðåïðåñóºòüñÿ.

Ã³ñòèäèíîâèé îïåðîí âêëþ÷àº 10 ñòðóêòóðíèõ ãåí³â, ùî êîäóþòü 10 ôåð-

ìåíò³â, íåîáõ³äíèõ äëÿ á³îñèíòåçó ã³ñòèäèíó. Òðèïòîôàíîâèé îïåðîí êîí-

òðîëþº ñèíòåç 5 ïîë³ïåïòèä³â (ðèñ. 13.12).

Îòæå, äâîìà âàæëèâèìè îñîáëèâîñòÿìè êîíòðîëþ àêòèâíîñò³ ãåí³â

øëÿõîì ³íäóêö³¿ ³ ðåïðåñ³¿ º:

1) ï³ä áåçïîñåðåäí³ì êîíòðîëåì çíàõîäèòüñÿ ïðîöåñ òðàíñêðèïö³¿

(ñèíòåç ìÐÍÊ), à êîíòðîëü òðàíñëÿö³¿ – ò³ëüêè íàñë³äîê;

2) êîíòðîëü çä³éñíþºòüñÿ çàâäÿêè ïåðåõîäó á³ëêà-ðåïðåñîðà ç íåàê-

òèâíîãî â àêòèâíèé ñòàí ³ íàâïàêè ï³ä ä³ºþ ³íäóêòîðà òà êîðåïðåñîðà.

Êð³ì ðåãóëÿö³¿ åêñïðåñ³¿ ãåí³â øëÿõîì âçàºìîä³¿ á³ëêà-ðåïðåñîðà ç

³íäóêòîðàìè ÷è êîðåïðåñîðàìè, â³äêðèò³ é ³íø³ ðåãóëÿòîðí³ ñèãíàëè. Òàê,

íà ïðîöåñ òðàíñêðèïö³¿ âïëèâàþòü íàäñï³ðàë³çàö³ÿ ÄÍÊ, íàÿâí³ñòü ñïå-

öèô³÷íèõ íóêëåîòèäíèõ ïîñë³äîâíîñòåé ÄÍÊ, ÿê³ ñëóæàòü ðåãóëÿòîðíèìè

åëåìåíòàìè ð³çíèõ òèï³â, ìåòèëþâàííÿ öèòîçèíó â ÄÍÊ. Â³ðîã³äíî, ùî ö³

ðåãóëÿòîðí³ ñèãíàëè òàêîæ âïëèâàþòü íà âçàºìîä³þ ì³æ ÄÍÊ ³ á³ëêàìè.

ГР П ГО 1 2 3

Структурні гени

Оперон

Репресор

(активний)

Репресор

(неактивний)

Транскрипція

Трансляція

мРНК

Полісома

Білки

ДНК

Корепресор

(кінцевий

продукт)

1 2 3

Ðèñ. 13.12. Ñõåìà ðåãóëÿö³¿ ñèíòåçó á³ëê³â øëÿõîì ðåïðåñ³¿:

ÃÐ – ãåí-ðåãóëÿòîð; Ï – ïðîìîòîð; ÃÎ – ãåí-îïåðàòîð; á³ëêè 1, 2, 3 – â³äïîâ³äíî:

-ãàëàêòîçèäàçà, ïåðìåàçà ³ òðàíñàöåòèëàçà.

485

Á³îëîã³÷íå çíà÷åííÿ ðåãóëÿö³¿ á³îñèíòåçó á³ëê³â øëÿõîì ³íäóêö³¿ ³

ðåïðåñ³¿ ãåí³â ïîëÿãàº â òîìó, ùî âîíà äîçâîëÿº áàêòåð³ÿì ïðèñòîñóâà-

òèñü äî çì³í íàâêîëèøíüîãî ñåðåäîâèùà. Åêñïðåñóþòüñÿ ò³ëüêè ò³ ãåíè,

ïðîäóêò³â ÿêèõ ïîòðåáóº êë³òèíà â äàíèé ìîìåíò çã³äíî ç çîâí³øí³ìè

óìîâàìè. Ó áàãàòîêë³òèííèõ îðãàí³çìàõ ðîñëèí ³ òâàðèí òàêîæ ìàº ì³ñöå

àäàïòèâíà ðåãóëÿö³ÿ åêñïðåñ³¿ ãåí³â øëÿõîì ³íäóêö³¿ ³ ðåïðåñ³¿ ïðè çì³í³

êîíöåíòðàö³¿ ïåâíèõ ìåòàáîë³ò³â, ãîðìîí³â. Òà îñíîâíà ïðîáëåìà ðåãó-

ëÿö³¿ ä³¿ ãåí³â â âèùèõ îðãàí³çìàõ çâ'ÿçàíà ç òèì, ùî âñ³ êë³òèíè ì³ñòÿòü

îäíó ³ òó æ ÄÍÊ, àëå ïîâèíí³ âèêîíóâàòè ð³çí³ ôóíêö³¿, à äëÿ öüîãî

ñèíòåçóâàòè ð³çí³ á³ëêè. Âèá³ð á³ëê³â, ÿê³ ïîâèíí³ ñèíòåçóâàòèñü â ò³é ÷è

³íø³é êë³òèí³, çä³éñíþºòüñÿ îñíîâíèì ÷èíîì íà ð³âí³ òðàíñêðèïö³¿. Êîæíà

êë³òèíà õàðàêòåðèçóºòüñÿ ñïåöèô³÷íîþ êîìá³íàö³ºþ àêòèâíèõ ³ íåàê-

òèâíèõ ãåí³â, ÿêà ïîñòóïîâî çì³íþºòüñÿ ó ïðîöåñ³ ðîçâèòêó. Òàêèì ÷è-

íîì, â³äì³ííîñò³ êë³òèí ïðè äèôåðåíö³àö³¿ âèíèêàþòü âíàñë³äîê ñòàá³ëü-

íî¿ ðåïðåñ³¿ îäíèõ ãåí³â ³ äåðåïðåñ³¿ ³íøèõ. Áåçïåðå÷íî, åêñïðåñ³ÿ ÄÍÊ

ó âèùèõ îðãàí³çì³â ðåãóëþºòüñÿ íàáàãàòî äîñêîíàë³øèìè ìåõàí³çìàìè,

í³æ ó áàêòåð³é, ³ çàðàç ³íòåíñèâíî âèâ÷àºòüñÿ.

Â åóêàð³îò³â ðåãóëÿö³ÿ á³îñèíòåçó á³ëêà â³äáóâàºòüñÿ çà ó÷àñòþ

õðîìîñîìíèõ á³ëê³â ³ òàê çâàíî¿ ìàëî¿ ÿäåðíî¿ ÐÍÊ.

Õðîìîñîìí³ á³ëêè (ã³ñòîíè ³ íåã³ñòîíîâ³ á³ëêè), òàêèì ÷èíîì, âèêî-

íóþòü íå ò³ëüêè ñòðóêòóðíó, àëå ³ ðåãóëÿòîðíó ôóíêö³þ, ïîëåãøóþ÷è

àáî óòðóäíþþ÷è òðàíñêðèïö³þ ïåâíèõ ãåí³â õðîìàòèíó. Ã³ñòîíè âèñòó-

ïàþòü ó ðîë³ íåãàòèâíîãî ðåãóëÿòîðà á³îñèíòåçó á³ëêà (ïîä³áíî äî ðåï-

ðåñîð³â ó áàêòåð³é). Âîíè ñâî¿ì ïîçèòèâíèì çàðÿäîì çâ'ÿçóþòüñÿ ç íåãà-

òèâíî çàðÿäæåíèìè ôîñôàòàìè ÄÍÊ ³ áëîêóþòü òðàíñêðèïö³þ. Çà öèõ

óìîâ òðàíñêðèïö³ÿ ìîæå â³äáóâàòèñü ò³ëüêè ïðè ïîñëàáëåíí³ çâ'ÿçêó

ã³ñòîí³â ç ÄÍÊ. Îòæå, çìåíøåííÿ ïîçèòèâíîãî çàðÿäó ã³ñòîí³â àáî ìîäè-

ô³êàö³ÿ ¿õ ñòðóêòóðè áóäå ïðèçâîäèòè äî äåáëîêóâàííÿ òðàíñêðèïö³¿.

Öüîìó ñïðèÿþòü òàê³ ïåðåòâîðåííÿ ã³ñòîí³â, ÿê ôîñôîðèëþâàííÿ, àöå-

òèëþâàííÿ ³ ìåòèëþâàííÿ. Âíàñë³äîê òàêèõ ìîäèô³êàö³é ïîëåãøóºòüñÿ

òðàíñêðèïö³ÿ ³ çá³ëüøóºòüñÿ ñèíòåç ÐÍÊ. Â òîé æå ÷àñ ìîæíà ïðèïóñ-

òèòè, ùî ã³ñòîíè íå ìîæóòü çàáåçïå÷óâàòè ñïåöèô³÷íîñò³ ðåãóëÿö³¿ ãåí³â,

òîìó ùî ¿õ ÷èñëî äóæå îáìåæåíå (âñüîãî 5 ð³çíîâèä³â). Â³ðîã³äí³øå, ùî

ðåãóëÿòîðíà ôóíêö³ÿ ã³ñòîí³â íåñïåöèô³÷íà àáî ñïåöèô³÷íà äëÿ ÿêè-

õîñü îäíîòèïíèõ òðàíñêðèïòîí³â.

Á³ëüø âàæëèâà ðîëü â ðåãóëÿö³¿ ñèíòåçó á³ëêà ïîâèííà íàëåæàòè

íåã³ñòîíîâèì á³ëêàì ÿäðà, ÿêèõ íàðàõîâóºòüñÿ ïîíàä 500 ôðàêö³é. Ö³

á³ëêè, ÿê ïðàâèëî, ì³ñòÿòü íåãàòèâíèé çàðÿä ³ ìîæóòü çâ'ÿçóâàòèñü ç

ïåâíèìè ñïåöèô³÷íèìè ä³ëÿíêàìè ÄÍÊ. Òîìó âîíè â³ä³ãðàþòü ðîëü ïî-

çèòèâíèõ ðåãóëÿòîð³â ñèíòåçó á³ëêà, ïîëåãøóþ÷è òðàíñêðèïö³þ â ì³ñöÿõ

çâ'ÿçóâàííÿ ÄÍÊ. Íàéá³ëüø àêòèâíî ï³äñèëþþòü òðàíñêðèïö³þ ôîñ-

ôîðèëüîâàí³ íåã³ñòîíîâ³ á³ëêè. Íå âèêëþ÷åíî, ùî ñâî¿ì çíà÷íèì íåãà-

òèâíèì çàðÿäîì âîíè óòâîðþþòü êîìïëåêñ ç ïîçèòèâíî çàðÿäæåíèìè

486

ã³ñòîíàìè ³ â³äòÿãóþòü ¿õ â³ä ÄÍÊ, ùî ïðèâîäèòü äî ïîëåãøåííÿ òðàíñ-

êðèïö³¿. Ðåãóëÿòîðîì òðàíñêðèïö³¿ âèñòóïàº ³ íèçüêîìîëåêóëÿðíà ÿäåð-

íà ÐÍÊ (ìàëà ÿäåðíà ÐÍÊ), ÿêà ïåðåáóâàº â ÿäð³ ó êîìïëåêñ³ ç á³ëêîì

(ÐÍÏ). Òàêèé ðèáîíóêëåîïðîòå¿í ìîæå âèá³ðêîâî âêëþ÷àòè ãåíè øëÿ-

õîì êîìïëåìåíòàðíî¿ âçàºìîä³¿ ç àêöåïòîðíèìè ä³ëÿíêàìè òðàíñêðèï-

òîíó. Ðåãóëÿòîðíà ôóíêö³ÿ ìàëî¿ ÿäåðíî¿ ÐÍÊ âèâ÷àºòüñÿ.

Ðåãóëÿö³ÿ ñèíòåçó á³ëêà â åóêàð³îò³â çä³éñíþºòüñÿ íà ð³âí³ òðàíñ-

êðèïö³¿ ³ òðàíñëÿö³¿. Â ïåðøîìó âèïàäêó öå ïðîÿâëÿºòüñÿ ó âèá³ðêî-

âîñò³ ä³¿ ð³çíèõ ðåãóëÿòîð³â íà îêðåì³ ãåíè. Ðåãóëÿö³ÿ íà ð³âí³ òðàíñ-

ëÿö³¿ á³ëüøå ïðîÿâëÿºòüñÿ íà øâèäêîñò³ ñèíòåçó îêðåìèõ á³ëê³â â ðè-

áîñîìàõ ³ ìåíøå íà ¿õ àì³íîêèñëîòíîìó ñêëàä³, áî ï³ä ÷àñ òðàíñëÿö³¿

ëèøå ìåõàí³÷íî â³äòâîðþºòüñÿ ïðîãðàìà ìÐÍÊ. Ðå÷îâèíè, ùî ïðèñêî-

ðþþòü ñèíòåç á³ëêà, íàçèâàþòüñÿ ³íäóêòîðàìè, à ò³, ùî ñïîâ³ëüíþþòü

éîãî, – ³íã³á³òîðàìè. ²íäóêòîðè (íàïðèêëàä, ãîðìîíè), ïîòðàïëÿþ÷è â

ÿäðî êë³òèíè, âçàºìîä³þòü ç ìîëåêóëàìè-ðåãóëÿòîðàìè òðàíñêðèïö³¿

àáî âèêëèêàþòü ¿õ ìîäèô³êàö³þ. ²íäóêòîðè ìîæóòü âêëþ÷àòè "ñâî¿"

ãåíè â ð³çíèõ ä³ëÿíêàõ õðîìîñîì øëÿõîì ³íàêòèâàö³¿ ðåïðåñîðíî¿ ä³¿

ã³ñòîí³â, çâ'ÿçóþ÷èñü ç íèìè àáî àêòèâóþ÷è ôåðìåíòè, ÿê³ çä³éñíþþòü

¿õ ôîñôîðèëþâàííÿ ÷è àöåòèëþâàííÿ. ²íäóêòîðè ìîæóòü òàêîæ âèê-

ëèêàòè ìîäèô³êàö³þ íåã³ñòîíîâèõ á³ëê³â àáî ä³ÿòè îïîñåðåäêîâàíî ÷å-

ðåç ìàëó ÿäåðíó ÐÍÊ. Â ê³íöåâîìó ðàõóíêó ³íäóêòîð ïîëåãøóº çâ'ÿçó-

âàííÿ ÐÍÊ-ïîë³ìåðàçè ç ïðîìîòîðîì ³ óòâîðåííÿ êîï³é òðàíñêðèïòîí³â-

òðàíñêðèïò³â.

Ï³ñëÿ ïðèïèíåííÿ ä³¿ ³íäóêòîðà â³äáóâàºòüñÿ â³ä'ºäíàííÿ ìîäèô³-

êîâàíèõ ãðóï â³ä ã³ñòîí³â, îñòàíí³ çíîâó ç'ºäíóþòüñÿ ç ÄÍÊ, ùî ïðèçó-

ïèíÿº òðàíñêðèïö³þ. Àíàëîã³÷íèõ çì³í çàçíàþòü ³ íåã³ñòîíîâ³ á³ëêè,

ÿê³ çíîâó çâ'ÿçóþòüñÿ ç õðîìàòèíîì.

Ðåãóëÿö³ÿ ñèíòåçó á³ëêà íà ð³âí³ òðàíñêðèïö³¿ ìîæå çä³éñíþâàòèñü

³ øëÿõîì âïëèâó ðå÷îâèí íà á³ëêîâ³ ôàêòîðè, ùî êîíòðîëþþòü â ðèáî-

ñîìàõ ³í³ö³àö³þ, åëîíãàö³þ ³ òåðì³íàö³þ, ³ íà ð³çí³ ôóíêö³îíàëüí³ ä³ëÿí-

êè ðèáîñîì. ²íäóêòîðè çàñòîñîâóþòü ç ìåòîþ ñòèìóëÿö³¿ ñèíòåçó á³ëêà â

ïîøêîäæåíèõ àáî àòðîôîâàíèõ (âíàñë³äîê áåçä³ÿëüíîñò³) îðãàíàõ, äëÿ

ñòèìóëÿö³¿ ðîñòó ä³òåé, êîòð³ ïîãàíî ô³çè÷íî ðîçâèâàþòüñÿ. Êð³ì ãîð-

ìîí³â, ³íäóêòîðàìè ìîæóòü âèñòóïàòè íåãîðìîíàëüí³ ðå÷îâèíè, ùî îäåð-

æàí³ ñèíòåòè÷íî, àáî ïîõ³äí³ ãîðìîí³â. ßê ³íäóêòîðè ñèíòåçó á³ëê³â çàñ-

òîñîâóþòü ³ äåÿê³ ðå÷îâèíè, ÿê³ ñòèìóëþþòü ñèíòåç àçîòîâèõ îñíîâ íóê-

ëå¿íîâèõ êèñëîò, íàïðèêëàä îðîòàò êàë³þ.

²íã³á³òîðè ñèíòåçó á³ëêà âèêîðèñòîâóþòü äëÿ ïðèãí³÷åííÿ ïîä³ëó ³

ðîñòó êë³òèí.

487

ÒÅÑÒÎÂ² ÇÀÂÄÀÍÍß ÄËß ÑÀÌÎÊÎÍÒÐÎËÞ Ç ÐÎÇÄ²ËÓ

"ÑÈÍÒÅÇ ÍÓÊËÅ¯ÍÎÂÈÕ ÊÈÑËÎÒ ² Á²ËÊ²Â"

1. ßê³ ñïîëóêè º ñóáñòðàòàìè äëÿ ÄÍÊ-ïîë³ìåðàçè?

À. äÀÌÔ, äÃÌÔ, äÖÌÔ, äÒÌÔ

Â. äÀÄÔ, äÃÄÔ, äÖÄÔ, äÒÄÔ.

Ñ. äÀÒÔ, äÃÒÔ, äÖÒÔ, äÒÒÔ.

D. äÀÒÔ, äÃÒÔ, äÖÒÔ, äÓÒÔ

Å. ÀÒÔ, ÃÒÔ, ÖÒÔ, ÓÒÔ.

2. ßê³ ñïîëóêè º ñóáñòðàòàìè äëÿ ÐÍÊ-ïîë³ìåðàçè?

À. äÀÒÔ, äÃÒÔ, äÖÒÔ, äÓÒÔ.

Â. ÀÒÔ, ÃÒÔ, ÖÒÔ, ÓÒÔ.

Ñ. ÀÄÔ, ÃÄÔ, ÖÄÔ, ÓÄÔ.

D. ÀÌÔ, ÃÌÔ, ÖÌÔ, ÓÌÔ.

Å. ÀÒÔ, ÃÒÔ, ÖÒÔ, ÒÒÔ.

3. Áåçïîñåðåäí³ì ñóáñòðàòîì, íåîáõ³äíèì äëÿ âêëþ÷åííÿ àì³íîêèñëîò-

íîãî çàëèøêó â ïîë³ïåïòèäíèé ëàíöþã á³ëêà, º:

À. Â³ëüíà àì³íîêèñëîòà.

Â. Êîìïëåêñ àì³íîêèñëîòè ç ÀÄÔ.

Ñ. Êîìïëåêñ àì³íîêèñëîòè ç ÓÄÔ.

D. Êîìïëåêñ àì³íîêèñëîòè ç òÐÍÊ.

Å. Êîìïëåêñ àì³íîêèñëîòè ç ìÐÍÊ.

4. Âêëþ÷åííÿ 1 àì³íîêèñëîòè ó ïîë³ïåïòèäíèé ëàíöþã âèìàãàº çàòðàòè

òàêî¿ ê³ëüêîñò³ ìàêðîåðã³÷íèõ çâ'ÿçê³â:

À. 1.

Â. 2.

Ñ. 3.

D. 4.

Å. 5.

5. Âèðîäæåí³ñòü ãåíåòè÷íîãî êîäó îçíà÷àº, ùî:

À. Îäèí êîäîí êîäóº îäíó àì³íîêèñëîòó.

Â. Îäèí êîäîí êîäóº äåê³ëüêà àì³íîêèñëîò.

Ñ. Òðè êîäîíè ³ç 64 íå êîäóþòü àì³íîêèñëîò.

D. Îäíà àì³íîêèñëîòà êîäóºòüñÿ îäíèì êîäîíîì.

Å. Îäíà àì³íîêèñëîòà êîäóºòüñÿ äåê³ëüêîìà êîäîíàìè.

6. ßêå ³ç òâåðäæåíü ïðî îçíàêè ãåíåòè÷íîãî êîäó çà ñó÷àñíèìè äàíèìè

íåïðàâèëüíå?

À. Óí³âåðñàëüíèé.

Â. Ë³í³éíèé.

Ñ. Êîë³íåàðíèé.

D. Âèðîäæåíèé.

Å. Îäíîíàïðàâëåíèé.

488

7. Âåëèêà ãðóïà àíòèá³îòèê³â, ùî âèêîðèñòîâóþòüñÿ â ìåäèöèí³, ³íã³áóº

ñèíòåç íóêëå¿íîâèõ êèñëîò ³ á³ëê³â. ßêèé êîíêðåòíèé åòàï ÷è ðåàêö³þ ³ç

íèæ÷åïåðåðàõîâàíèõ ãàëüìóþòü òåòðàöèêë³í (7.1), ñòðåïòîì³öèí (7.2), ïóðîì³-

öèí (7.3), àêòèíîì³öèí (7.4), ðèôàìï³öèí (7.5), õëîðàìôåí³êîë (7.6)?

À. ²í³ö³àö³ÿ òðàíñêðèïö³¿ ó ïðîêàð³îò³â.

Â. Òðàíñêðèïö³ÿ ó ïðîêàð³îò³â ³ åóêàð³îò³â.

Ñ. ²í³ö³àö³ÿ òðàíñëÿö³¿ ó ïðîêàð³îò³â.

D. Ïåïòèäèëòðàíñôåðàçíà ðåàêö³ÿ ïðîöåñó òðàíñëÿö³¿ ó ïðîêàð³îò³â.

Å. Çâ'ÿçóâàííÿ àì³íîàöèë-òÐÍÊ â À-öåíòð³ ðèáîñîìè ïðîêàð³îò³â.

F. Åëîíãàö³ÿ ïîë³ïåïòèäíîãî ëàíöþãà ó ïðîêàð³îò³â ³ åóêàð³îò³â.

8. Äèôòåð³éíèé òîêñèí ïîðóøóº â îðãàí³çì³ ëþäèíè ïðîöåñ:

À. Ðåïë³êàö³¿.

Â. Òðàíñêðèïö³¿.

Ñ. ²í³ö³àö³¿ òðàíñëÿö³¿.

D. Åëîíãàö³¿ òðàíñëÿö³¿.

Å. Òåðì³íàö³¿ òðàíñëÿö³¿.

9. Òèì³äèëîâèé íóêëåîòèä (äÒÌÔ) âõîäèòü äî ñêëàäó:

À. ÄÍÊ.

Â. ìÐÍÊ.

Ñ. ðÐÍÊ.

D. òÐÍÊ

9.1. Ì³ñòèòü âñ³ íàñòóïí³ êîìïîíåíòè, êð³ì:

À. Òèì³íó.

Â. Ðèáîçè.

Ñ. Äåçîêñèðèáîçè.

D. Ôîñôàòó.

9.2. Óòâîðþºòüñÿ ³ç:

À. ÒÌÔ.

Â. ÖÌÔ.

Ñ. ÓÌÔ.

D. äÖÌÔ.

Å. äÓÌÔ.

9.3. Ñèíòåçóºòüñÿ øëÿõîì ðåàêö³¿:

À. Ôîñôîðèëþâàííÿ.

Â. Àöåòèëþâàííÿ.

Ñ. Ìåòèëþâàííÿ.

D. Äåçàì³íóâàííÿ.

Å. Äåêàðáîêñèëþâàííÿ.

10. Äëÿ ñèíòåçó ïîòð³áí³ âñ³ íàñòóïí³ êîìïîíåíòè, êð³ì:

À. ÍÀÄÔÍ

Â. N

-ìåòèëåíòåòðàã³äðîôîë³ºâî¿ êèñëîòè.

489

C. Ò³îðåäîêñèíó.

D. Òèì³äèëàòñèíòàçè.

Å. Äèã³äðîôîëàáðåäóêòàçè.

11. ²íã³á³òîðîì ñèíòåçó äÒÌÔ º:

À. Óðàöèë.

Â. Óðèäèí.

Ñ. Òèì³í.

D. Öèòîçèí.

Å. 5-ôòîðóðàöèë.

12. ²íã³á³òîðè ñèíòåçó äÒÌÔ çàñòîñîâóþòüñÿ äëÿ ë³êóâàííÿ:

À. Àíåì³¿.

Â. ²íôàðêòó ì³îêàðäà.

Ñ. ²íôåêö³éíèõ õâîðîá.

D. Çëîÿê³ñíèõ ïóõëèí.

Å. Ïîäàãðè.

490

ÐÎÇÄ²Ë 14. ÌÎËÅÊÓËßÐÍ² ÌÅÕÀÍ²ÇÌÈ

ÑÏÀÄÊÎÂÈÕ ÐÎÇËÀÄ²Â

Âíàñë³äîê ðåàë³çàö³¿ ãåíåòè÷íî¿ ³íôîðìàö³¿, çàêëàäåíî¿ â ãåíîòèï³,

ôîðìóºòüñÿ ôåíîòèï – ñóêóïí³ñòü çîâí³øí³õ îçíàê òà âëàñòèâîñòåé

îðãàí³çìó. Ãåíîòèï – öå íå ïðîñòî ñóìà íåçàëåæíèõ ãåí³â, à ñèñòåìà

ãåí³â, ÿêà áàçóºòüñÿ íà ¿õ ïîñò³éí³é âçàºìîä³¿. Óçãîäæåíà ðîáîòà ð³çíèõ

ãåí³â ëåæèòü â îñíîâ³ ïðîãðàìè ôîðìóâàííÿ ôåíîòèïó ³, òàêèì ÷èíîì, º

îñíîâîþ äëÿ íîðìàëüíèõ ÷è ïàòîëîã³÷íèõ ïðîöåñ³â â îðãàí³çì³. Äî çì³í

ñòðóêòóðè ãåíîòèïó ïðèçâîäÿòü ìóòàö³éíà òà êîìá³íàòèâíà ì³íëèâ³ñòü.

Íèí³ ìåäèêè äåäàë³ ãëèáøå óñâ³äîìëþþòü çíà÷åííÿ ãåíåòè÷íèõ

ôàêòîð³â â åò³îëîã³¿ òà ïàòîãåíåç³ áàãàòüîõ çàõâîðþâàíü, ÿê ìîíîãåí-

íèõ ðîçëàä³â, òàê ³ áàãàòîôàêòîðíèõ õâîðîá ³ç ñïàäêîâîþ ñõèëüí³ñòþ.

Äî îñòàíí³õ íàëåæàòü 90 % õðîí³÷íèõ íå³íôåêö³éíèõ çàõâîðþâàíü, ó

òîìó ÷èñë³ ïîøèðåíèõ: ³øåì³÷íà õâîðîáà ñåðöÿ, âèðàçêîâà õâîðîáà,

öóêðîâèé ä³àáåò, ðàê, ïñîð³àç, øèçîôðåí³ÿ òà ³íø³.

1. ÌÓÒÀÖ²¯ ² ÑÈÑÒÅÌÈ ÐÅÏÀÐÀÖ²¯

ÑÒÐÓÊÒÓÐÍÈÕ ÏÎØÊÎÄÆÅÍÜ ÄÍÊ

Ï³ä ÷àñ ðåïë³êàö³¿ âèíèêàþòü ïîìèëêè â ñòðóêòóð³ ÄÍÊ. Âîíè âè-

ïðàâëÿþòüñÿ ÄÍÊ-ïîë³ìåðàçîþ, ÿêà âîëîä³º çäàòí³ñòþ äî êîðåêö³¿ ïîìè-

ëîê, ³ òîìó ê³ëüê³ñòü ¿õ ïðè ðåïë³êàö³¿ íå ïåðåâèùóº îäí³º¿ íà 10

-10

íóêëåîòèäíèõ çàëèøê³â. Àëå ïîøêîäæåííÿ ÄÍÊ ïîñò³éíî âèíèêàþòü ï³ä

ä³ºþ ð³çíîìàí³òíèõ ô³çè÷íèõ, õ³ì³÷íèõ òà á³îëîã³÷íèõ ôàêòîð³â çîâí³øíüîãî

ñåðåäîâèùà. Òîìó êë³òèíè ì³ñòÿòü ñïåö³àëüí³ ôåðìåíòí³ ñèñòåìè (ñèñòå-

ìè ðåïàðàö³¿), çäàòí³ âèïðàâëÿòè ñòðóêòóðí³ ïîøêîäæåííÿ ÄÍÊ.

Äîáðå âèâ÷åíèé ìåõàí³çì ðåïàðàö³¿ ïîøêîäæåíü ÄÍÊ, çóìîâëåíèõ

óëüòðàô³îëåòîâèì îïðîì³íåííÿì. Ïîøêîäæåííÿ ïîëÿãàº â óòâîðåíí³ äè-

ìåð³â ³ç äâîõ ñóñ³äí³õ ï³ðèì³äèíîâèõ îñíîâ, ÿê³ ñòîÿòü â îäíîìó ïîë³íóê-

ëåîòèäíîìó ëàíöþãó. ×àñò³øå óòâîðþþòüñÿ äèìåðè òèì³íó. Îñíîâè çøè-

âàþòüñÿ êîâàëåíòíî çà ì³ñöåì ïîäâ³éíèõ çâ'ÿçê³â:

CCH

òèì³í äèìåð òèì³íó

491

Óòâîðåíèé äèìåð ïåðåøêîäæàº ðåïë³êàö³¿ ³ òîìó ïîâèíåí áóòè âè-

äàëåíèé ³ç ÄÍÊ. Öå äîñÿãàºòüñÿ ïîñë³äîâíîþ ä³ºþ äåê³ëüêîõ ôåðìåíò³â

(ðèñ. 14.1). Ñïåöèô³÷íà ÓÔ-åíäîíóêëåàçà çâ'ÿçóºòüñÿ ç ì³ñöåì ïîðóøåííÿ

ïðàâèëüíî¿ äâîñï³ðàëüíî¿ ñòðóêòóðè ÄÍÊ ³ ðîçð³çàº ïîøêîäæåíèé ëàí-

öþã á³ëÿ òèì³íîâîãî äèìåðó. Îë³ãîíóêëåîòèä ç òèì³íîâèì äèìåðîì

â³äùåïëþºòüñÿ 5'-3'-åêçîíóêëåàçîþ, à ÄÍÊ-ïîë³ìåðàçà ² âèêîíóº ðåïà-

ðàòèâíó ðåïë³êàö³þ, òîáòî âêëþ÷àº êîìïëåìåíòàðí³ äåçîêñèðèáîíóê-

ëåîòèäè. Ìàòðèöåþ ñëóæèòü íåïîøêîäæåíèé ëàíöþã. Íîâîñèíòåçî-

âàíèé ôðàãìåíò ïðèºäíóºòüñÿ ôîñôîä³åô³ðíèì çâ'ÿçêîì äî îñíîâíîãî

ëàíöþãà ÄÍÊ ï³ä ä³ºþ ÄÍÊ-ë³ãàçè. Òàêèì ÷èíîì, â³äíîâëþºòüñÿ (ðåïà-

ðóºòüñÿ) ïåðâèííà ñòðóêòóðà ÄÍÊ.

Ïðîöåñ ðåïàðàö³¿ óëüòðàô³îëåòîâèõ ïîøêîäæåíü ÄÍÊ ïîðóøåíèé

ó õâîðèõ íà ï³ãìåíòíó êñåðîäåðìó, ð³äê³ñíó ñïàäêîâó õâîðîáó. Øê³ðà ó

íèõ äóæå ÷óòëèâà äî ñîíÿ÷íîãî ñâ³òëà, ÷àñòî ðîçâèâàþòüñÿ ïóõëèíè

øê³ðè. Âèÿâëåíî äåê³ëü-

êà âàð³àíò³â ï³ãìåíòíî¿

êñåðîäåðìè, çóìîâëåíèõ

äåôåêòàìè ð³çíèõ ôåð-

ìåíò³â ñèñòåìè ðåïàðàö³¿.

Ïðè á³ëüø ïîøèðåí³é

ôîðì³ õâîðîáè äåôåêò-

íà ÓÔ-åíäîíóêëåàçà.

Àçîòîâ³ îñíîâè â

ñêëàä³ ÄÍÊ ìîæóòü ïå-

ðåòâîðþâàòèñü â ³íø³,

ùî çóìîâëþº çì³íè õà-

ðàêòåðó ñïàðþâàííÿ îñ-

íîâ. Òàê, öèòîçèí ïðè äå-

çàì³íóâàíí³ ïåðåõîäèòü â

óðàöèë, ÿêèé ï³ä ÷àñ ðåï-

ë³êàö³¿ óòâîðþº êîìïëå-

ìåíòàðíó îñíîâó ç àäåí³-

íîì. Ïðè ïîâòîðí³é ðåï-

ë³êàö³¿ íàïðîòè àäåí³íó

áóäå ïðèºäíóâàòèñü

òèì³í. Òàêèì ÷èíîì, âè-

õ³äíà ïàðà Ö-Ã ïåðåéäå

ó ïàðó À-Ò. Äåçàì³íóâàí-

íÿ öèòîçèíó, à òàêîæ àäå-

í³íó ³ ãóàí³íó â³äáóâàºòü-

ñÿ äóæå ïîâ³ëüíî, ñïîí-

òàííî – â ðåçóëüòàò³

ã³äðîë³çó, à ï³ä ä³ºþ ðÿäó

3’

5’

3’

5’

3’

5’

3’

5’

3’

5’

3’

5’

3’

5’

3’

5’

3’

5’

3’

5’

УФ-ендонуклеаза

ДНК-полімераза І +

+ дезоксирибонуклеотиди

5’→3’-екзонуклеаза

ДНК-лігаза

Ðèñ. 14.1. Ðåïàðàö³ÿ òèì³íîâîãî äèìåðó â ÄÍÊ.

492

õ³ì³÷íèõ àãåíò³â íàâêîëèøíüîãî ñåðåäîâèùà çíà÷íî çðîñòàº. Òàê, í³òðè-

òè, í³òðàòè é îðãàí³÷í³ í³òðîçàì³íè óòâîðþþòü â îðãàí³çì³ àçîòèñòó êèñ-

ëîòó HNO

, ÿêà ³íòåíñèâíî îêèñíþº àì³íîãðóïè â ã³äðîêñèëüí³.

Ðÿä õ³ì³÷íèõ ðå÷îâèí (ïîõ³äí³ ³ïðèòó, äèìåòèëñóëüôàò, åïîêñèäè)

çóìîâëþþòü ïðèºäíàííÿ äî àçîòîâèõ îñíîâ íóêëåîòèä³â àëê³ëüíèõ ãðóï

(ìåòèëó, åòèëó é ³íøèõ). Íàïðèêëàä, ïðè ìåòèëþâàíí³ ãóàí³íó óòâîðþºòü-

ñÿ 6-0-ìåòèëãóàí³í:

Îñòàíí³é, íà â³äì³íó â³ä ãóàí³íó, íå óòâîðþº êîìïëåìåíòàðíî¿ ïàðè

ç öèòîçèíîì. Òàêèì ÷èíîì, àëê³ëüí³ àãåíòè çóìîâëþþòü âèíèêíåííÿ

ïîìèëêîâèõ ïàð îñíîâ. Êð³ì òîãî, âîíè ³íäóêóþòü óòâîðåííÿ â ÄÍÊ

ïîïåðå÷íèõ çøèâîê ì³æ ëàíöþãàìè òà â³äðèâ ìîäèô³êîâàíèõ îñíîâ.

Çì³íåí³ àçîòîâ³ îñíîâè â ÄÍÊ âèäàëÿþòüñÿ ðåïàðàòèâíèìè ôåð-

ìåíòàìè. Ñïî÷àòêó ÄÍÊ-ãë³êîçèäàçà ðîçï³çíàº â ïîë³íóêëåîòèäíîìó ëàí-

öþãó íåïðàâèëüíó îñíîâó ³ ðîçðèâàº çâ'ÿçîê ö³º¿ îñíîâè ç äåçîêñèðè-

áîçíèì çàëèøêîì. ª äåê³ëüêà ÄÍÊ-ãë³êîçèäàç, ÿê³ âèäàëÿþòü ñïåöèô³÷-

íî óðàöèë, ã³ïîêñàíòèí ÷è ³íøó çì³íåíó îñíîâó. Äàë³ åíäîíóêëåàçà

ã³äðîë³çóº ôîñôîä³åô³ðíèé çâ'ÿçîê á³ëÿ ì³ñöÿ, äå â³äùåïëåíà îñíîâà, à

ÄÍÊ-ïîë³ìåðàçà ² ³ ÄÍÊ-ë³ãàçà äîáóäîâóþòü ëàíöþã àíàëîã³÷íî, ÿê ïðè

âèäàëåíí³ ï³ðèì³äèíîâèõ äèìåð³â.

Êð³ì àçîòèñòî¿ êèñëîòè ³ àëê³ëóâàëüíèõ àãåíò³â, â³äîì³ ³íø³ õ³ì³÷í³

ìóòàãåíè – ³íã³á³òîðè ñèíòåçó ÄÍÊ, â³ëüí³ ðàäèêàëè, ðàä³îòîêñèíè, àíà-

ëîãè ïóðèíîâèõ ³ ï³ðèì³äèíîâèõ îñíîâ, äåÿê³ àíòèá³îòèêè. Ñåðåä ô³çè÷-

íèõ ìóòàãåí³â íàéâàæëèâ³øèì º ³îí³çóþ÷å âèïðîì³íþâàííÿ. Êð³ì çàì³í

îñíîâ ³ ï³ðèì³äèíîâèõ äèìåð³â, ìóòàãåíè çóìîâëþþòü îäíîíèòêîâ³ ðîçðè-

âè â ÄÍÊ, ì³æíèòêîâ³ ïîïåðå÷í³ çøèâè, â³äùåïëåííÿ îñíîâ. Ðîçãëÿíóò³

âèùå òà ³íø³ ñèñòåìè ðåïàðàö³¿ âèïðàâëÿþòü ïîøêîäæåííÿ ÄÍÊ. Àëå

÷àñòèíà ïîøêîäæåíü òà ïîìèëîê, ùî âèíèêëè ïðè ðåïë³êàö³¿ ÄÍÊ, çàëè-

øàþòüñÿ íåâèïðàâëåíèìè é óñïàäêîâóþòüñÿ. Òàê³ çì³íè ñòðóêòóðè ÄÍÊ

íàçèâàþòüñÿ ìóòàö³ÿìè. ×àñòîòà ¿õ – îäíà íà ì³ëüéîí êë³òèííèõ ïîä³ë³â.

Çàëåæíî â³ä ðîçì³ð³â óøêîäæåííÿ, ðîçð³çíÿþòü ãåíí³ (òî÷êîâ³) ³ õðî-

ìîñîìí³ ìóòàö³¿. Òî÷êîâà çàì³íà ïàðè îñíîâ ìîæå çì³íèòè çì³ñò êîäîíó

(ì³ñåíñ-ìóòàö³ÿ), ùî ïðèâîäèòü äî çàì³íè îäí³º¿ àì³íîêèñëîòè ó á³ëêó.

Óòâîðåííÿ òåðì³íóþ÷îãî êîäîíó (íîíñåíñ-ìóòàö³ÿ) çóìîâëþº îáðèâ íåäî-

áóäîâàíîãî ïîë³ïåïòèäíîãî ëàíöþãà. Äåëåö³¿ ³ âñòàâêè ïàð íóêëåîòèä³â

äàþòü ìóòàö³¿ ç³ çñóâîì ðàìêè ç÷èòóâàííÿ, ïåðåâàæíà á³ëüø³ñòü ÿêèõ

ïðèçâîäèòü äî óòâîðåííÿ íåàêòèâíèõ á³ëê³â. Ïðè õðîìîñîìíèõ àáåðàö³ÿõ

çì³íþºòüñÿ ê³ëüê³ñòü õðîìîñîì àáî ñòðóêòóðà îêðåìèõ õðîìîñîì, òîìó

ïîðóøóþòüñÿ ôóíêö³¿ áàãàòüîõ ãåí³â. Õðîìîñîìí³ ðîçëàäè ó á³ëüøîñò³

OCH