Митотический коэффициент - сколько раз может делиться клетка

Билет 1

1 Биолог сис-ма совокупность структур, объединенных выполнением единой функции; несмотря на различное происхождение отдельных элементов и их индивид черты имеющие общие морфо-функциональные особенности. Главные черты биосистемы:

1) целостность – функция каждого элемента системы определяется в большей степени структурой самой системы, в меньшей – свойствами отдельного элемента, 2) взаимоприспособляемость, синхронность работы отдельных элементов, т.е. самоорганизация биосистемы, 3) самовоспроизведение отдельных элементов системы, 4) периодичность в развитии и функционировании – биоритмы, критические периоды. Пример в экологии – биогеоциноз, в медицине, физиологии – пищеварительная система, сердечно-сосудистая система, и др.

 

 

2. Хар-ка уровня клеточной пролиферации:

1) Стабильные – все клетки находятся в состоянии необратимой дифференцировки

2) Растущие – кол-во клеток в тканях увеличивается т.к. доля клеток, идущих в митотический цикл превышает долю клеток идущих на дифференцировку

3) Обновляющиеся – происходит размножение клеток, однако общее кол-во клеток остается постоянным т.к. половина уходит в дифференцировку

Индекс Хейлика или митотический коэффициент (ск. раз клетка может делиться)

3. Мейоз - способ деления диплоидных клеток с образованием из одной материнской диплоидной клетки четырех дочер­них гаплоидных клеток.

Мейоз состоит из двух последовательных делений ядра и ко­роткой интерфазы между ними.

Первое деление состоит из:

профазы I, метафазы I, анафазы 1 и телофазы I

В профазе парные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, подходят друг к другу. Этот процесс называют конъюгацией гомологичных хромосом. Хромосомы перекрещива­ются — кроссинговер, образуя мостики — хиазмы, затем обмени­ваются участками. При кроссинговере осуществляется пере­комбинация генов.

В метафазе I объединенные пары гомологичных хромо­сом биваленты, располагаются по экватору клетки; к цент­ромерам каждой из хромосом прикрепляются нити верете­на деления.

В анафазе I к полюсам клетки расходятся двухроматидные хромосомы; при этом число хромосом у каждого полюса ста­новится вдвое меньше, чем в материнской клетке.

Затем происходит телофаза, в которой образуются две клетки с гаплоидным числом двухроматидные хромосом.

После телофазы I следует короткая интерфаза (в некоторых случаях телофаза I и интерфаза отсутствуют). В интерфазе меж­ду двумя делениями мейоза удвоения хромосом не происходит, так как каждая хромосома уже состоит из двух хроматид.

Второе деление мейоза отличается от митоза только тем, что в нем участвуют клетки с гаплоидным набором хромосом; во втором делении иногда отсутствует профаза II

В метафазе II двухроматидные хромосомы располагаются по экватору (процесс идет одновременно в двух дочерних клетках).

В анафазе II к полюсам отходят уже однохроматидные хро­мосомы (сестринские хроматиды).

В телофазе II в четырех дочерних клетках формируются ядра и перегородки. В результате второго деления мейоза образуют­ся четыре клетки с гаплоидным набором хромосом (lnlc).

Биологическое значение мейоза состоит в том, что в обра­зующихся клетках создается гаплоидный набор хромосом и условия для наследственной изменчивости за счет кроссинговера и вероятности расхождения хромосом

Зачем нужен: Поддержка постоянного числа хромосом. Обеспечение механизмов изменчивости в результате кроссинговера и появления разнообразных комбинаций генов, возникающих при оплодотворении

4. клеточная организация эукариот Эукариоты – в клетках есть ядра с оболочкой – кариолеммой. Ядерная ДНК заключена в хромосомы. В цитоплазме есть органоиды:митохондрии, эндоплазм. Сеть, ап. Гольджи, лизосомы, рибосомы. Размножение – митоз или мейоз. Гипотезы происхождения эукариотов: этап эволюции1.5 млрд лет назад, первоначально – одноклеточные, потом – многоклеточные, органеллы, напр митохондрии – от внутриклеточных аэробных симбионтов.

Билет 2

1. Уровни организации жизни:

Молекулярный, Клеточный, Тканевой, Органный, Системный, Организменный, Биогеоценотический, Ноосфера

2. Ген – наследственный фактор. Функционально не делимая единица генетич. материала, участок молекулы ДНК, кодирующий первичную стр-ру полипептида молекулы Т-РКК (Р-РНК) или взаимодействующим с регуляторным белком. Совокупность генов – генотип.

Генетический код: Свойственная живым орг-ма единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых к-т в виде последовательности нуклеотидов. Определяет последовательность включения аминокислот в синтезирующуюся цепь в соответствии с последовательностью нуклеотидов ДНК гена.

Св-ва генетического кода триплетность – каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, кодоны 1-го гена не прерывается, вырожденность - аминокислотные остатки кодируются несколькими кодонами, однозначность – каждый отдельный кодон кодирует только 1-ин аминокислотный остаток, компактность – между кодонами и-РНК нет запятых (нуклеотидов, не входящих в последовательность кодонов данного гена), универсальность – ген. код одинаков для всех живых орг-в, прерывистость – между генами расположены триплеты – терминаторы, обозначающие окончание синтеза молекулы белка.

3. ХРОМОСОМЫ (от хромо... и сома), ор­ганоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследств, свойства клеток и организмов. Способны к самовоспроизведению, обладают структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняют её в ря­ду поколений. Основу X. состав­ляет одна непрерывная двухцепочечная молекула ДНК (в X. ок. 99% ДНК клет­ки), связанная с белками (гистонами и др.) в нуклеопротеид. Строением моле­кулы ДНК, её генетич. кодом обеспечи­вается запись наследств, информации в X., белки (в X. высших растений и жи­вотных их содержится до 65%) принима­ют участие в сложной упаковке ДНК в X. и регуляции её способности к синтезу РНК — транскрипции. В процес­се функционирования X. претерпевают структурно-морфологич. преобразования, в основе к-рых лежит процесс спира-лизации — деспирализации структурных субъединиц X.— хромонем. На стадии метафазы деления клеток спирализованные (плотноупакованные) X. хорошо различимы в световом микроскопе. Каж­дая X. состоит из двух продольных ко­пий — хроматид, образовавшихся в хо­де редупликации и скреплённых центро­мерой. В клетках тела двуполых живот­ных и растений каждая X. представлена двумя т. н. гомологичными X., происхо­дящими одна от материнского, а другая от отцовского организма. Половые клет­ки, образовавшиеся в результате мейоза, содержат только одну из двух гомологичных Х. Число X. сильно варьирует: от двух до нескольких сотен X. составляют хромосомные наборы (см. Kapuomun) раз- во,ных видов. Каждый вид организмов обладает характерным и постоянным набором хромосом в клетке, закреплённым в эволюции данного вида, а его изменения происходят только в результате мутаций. В кариотипе различают неполовые X., аутосомы, ядрышкообразующие X.; у нек-рых видов могут существовать добавочные X., число к-рых непостоянно и к-рые не содержат генов, свойственных данному виду. В процессе развития многоклеточных организмов X. (Могут приобретать своеобразную форму и в нек-рых случаях имеют спец. назв., напр., политенные X. типа ламповых Не
щёток и др. К генетич. аппарату бактерий и вирусов (они содержат обычно Х одну линейную или кольцевую X., к-рая не имеет надмолекулярной укладки и не отделена от цитоплазмы ядерной оболоккой) понятие X. примерно условно, т. к.
оно сформировалось при изучении X. эукариот и подразумевает наличие в X. не только комплекса биополимеров, но и X.
специфич. надмолекулярной структуры.

4. ТРАНСЛЯЦИЯ синтез полипептидных цепей белков по матрице информационной РНК согласно генетич. коду; второй этап реализации генетич. информации в жи­вее клетках. В процессе Т. информация о специфич. строении будущего белка, записанная в виде последовательности нуклеатидов в молекулах иРНК, переводится с нуклеотидного кода в определенную последовательность аминокислот в синтезируемых белках. Осуществляется сложным макромолекулярным комплексом, состоящим кроме иРНК из рибосом, транспортных РНК (тРНК), аминацитил-тРНК-синтеза, белков фактора инициации (начала), элонгации (удлинения, или наращивания, полипептида) термпнации (окончания) Т. и др. Аминокислоты доставляются в рибосомы тРНК. На этапе инициации Т. меньшая субъединица рибосомы, инициаторная (у бактерий формилметиониловая) тРНК и факторы инициации «узнают» кодон-инициатор у 5'-конца иРНК. После этого присоединяется большая субъединица рибосомы и в ней начинается синтез белка, к-рый происходит в 3 этапа: присоединение тРНК, образование пептидной связи и продвижение рибосомы на три нуклеотида — транслокация, после чего весь цикл повторяется. При узнавании кодонов терминаторов белковые факторы терминации катализируют освобождение полипептидной цепи от рибосомы. При синтезе белка иРНК входит в состав полирибосомы (на ней одновременно ведут синтез от неск. До 100 рибосом).

У прокариот полирибо­сомы образуются в ходе транскрипции, на иРНК, ещё связанной с ДНК.

У эукариот синтез белка ограничен цитоплазмой.

Билет 3

1. Клеточная теория

Клеточная теория - одно из наиболее важных биологиче­ских обобщений, согласно которому все организмы состо­ят из клеток.

Клетка — элементарная живая система.

Существуют эволюционно неклеточные организмы (вирусы), но они (как паразиты) могут размножаться только в клетках. Различные клетки различаются и по строению, и по величине, и по функциям.

История изучения клетки связана с именами таких ученых, как М. Шлейден и Т. Шванн - которые сформулировали клеточную теорию. В работе «Микроскопиче­ские исследования о соответствии в структуре и росте живот­ных и растений» (1839 г.) Т. Шванн сформулировал основные 4 положения клеточной теории, которые затем неоднократно дополнялись и уточнялись. Современная клеточная теория включает следующие поло­жения:

клетка — основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;

клетки всех одноклеточных и многоклеточных организ­мов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям процессов жизнедеятельности и обмену веществ;

размножение клеток происходит путем их деления, и каж­дая новая клетка образуется в результате деления исходной (ма­теринской) клетки;

4) в сложных многоклеточных организмах клетки специа­лизированны по выполняемой ими функции и образуют тка­ни; из/тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

2. Генетический материал у про и эукариот представлен ДНК. Общим является принцип записи и генетический код. Единица – нуклеотид. Выделяют уникальные, высоко и средне повторяющиеся. Для про и эукариотов нет принципиальных отличий при транскрипции и трансляции. Особенности: у прокариот – ед. кольцевая молекула ДНК. Она располагается в цитоплазме, где также находятся необходимые для экспрессии генов тРНК и ферменты, некоторые из которых заключены в рибосомы. Гены прокариот состоят из кодирующих нуклеатидных последовательностей, определяющих синтехз белка, тРНК, рРНК. Наследственный материал эукариот больше по объему Он расположен в особых ядерных структурах – хромосомах, которые отделены от цитоплазмы ядерной оболочкой. Структуры, необходимые для синтеза белка гаходится в цитоплазме и включает рибосомы, тРНК, аминокислоты и ферменты. Отличия в молекулярной структуре генов эукариотов в том, что кодирующие последовательности –экзоны, прерываются интронами – участками, не использующимися при синтезе РНК и пептидов.. Т.о. в прокариотической клетке транскрипция и трансляция происходит одновременно. В эукариотической - они протекают в разных местах (транскрипция в ядре, трансляция в цитоплазме) и разделены процессингом – в результате которого удаляются интроны, а экзоны сшиваются между собой – сплайсинг.

 

3. РЕПЛИКАЦИЯ редупликация, ауторепликация, процесс самовоспроизведения макромолекул нуклеиновых к-т, обеспечивающий точное копи­рование генетич. информации и переда­чу её от поколения к поколению. В основе механизма Р. лежит ферментативный син­тез ДНК на матрице ДНК или РНК на матрице РНК. Важное место среди фер­ментов Р. занимает ДНК-зависимая ДНК-полимераза, ведущая синтез со скоростью около 1000 нуклеотидов в секун­ду (у бактерий). Р. ДНК полуконсерва­тивна,

т. е. при синтезе двух дочерних молекул ДНК каждая из них содержит одну «старую» и одну «новую» цепочку. Единица Р.— репликой. фрагменты, синтезируемые в ходе Р., на одной («от­стающей») цепи «сшиваются» ферментом ДНК-лигазой. При инициации каждого фрагмента синтезируется короткий учас­ток РНК, к-рый потом заменяется ДНК. Р. ДНК in vivo — очень точный процесс. Частота ошибок, приводящих к спонтан­ным точковым мутациям, не превышает 10~9 на нуклеотид на поколение. В Р. участвуют белки, расплетающие двойную спираль ДНК, стабилизирующие распле­тённые участки, предотвращающие запу­тывание молекул. Р. ДНК у эукариот происходит медленнее (ок. 100 нуклеоти­дов в секунду), но одновременно во мн. точках одной молекулы ДНК. Р. РНК ограничена узким кругом РНК, содержащих вирусов. Р. наз. также удвоение хро­мосом, в основе к-рого лежит Р. ДНК.

4. ИНДУКЦИЯ (от лат. inductio — побуж­дение, наведение) в физиологии, термин, используемый для обозначения возбуждающих и тормозящих взаимо­влияний нервных центров. Явление И. характерно для всех отделов нервной системы. В эмбриологии И.— взаимодейст­вие между частями развивающегося организма у ми беспозвоночных и всех хордовых, в процессе к-рого одна часть — индуктор, приходя в контакт с другой частью — реагирующей системой, опре­деляет направление развития последней.

Явление И. открыто в 1901 X. Шпеманом при изучении образования зачатка хрусталика глаза из эктодермального эпителия у зародышей земноводных. Поз­же он показал, что и для образования у этих животных нервной пластинки из эктодермы гаструлы необходим контакт эктодермы с хордомезодермой. Это взаимодействие наз. первичной эмбриональной И., а индуктор — материал спинной гу­бы бластопора — организатором. В эксперименте было показано, что реа­гирующая система, дифференцируясь под влиянием индуктора, часто сама стано­вится индуктором для возникающих поз­же зачатков органов и тканей и всё развитие зародыша представляет собой как бы цепь следующих друг за другом ин­дукционных взаимодействий. В ряде случаев установлено не только воздей­ствие индуктора на реагирующую систе­му, но и влияние последней на дальней­шую дифференцировку индуктора. Для осуществления И. необходимо, чтобы клетки, подвергающиеся действию индуктора, обладали соответствующей компетенцией. Действие индукторов, как правило, лишено видовой специфичности. Органоспецифич. действие собств. ин­дукторов может быть в эксперименте заменено действием ряда органов и тка­ней зародышей старшего возраста и взрос­лых животных (чужеродные, или гетеро­генные, индукторы) или выделенными из них химич. веществами — индуцирую­щими факторами (напр., из туловищных отделов 9—11-дневных куриных зароды­шей выделен т. н. вегетализующий фак­тор — белок с мол. м. ок. 30 000, вызы­вающий в компетентной эктодерме гаст­рулы земноводных образование энтодер­мы и вторично — хорды, мышц и др. про­изводных мезодермы). Действие индук­торов может быть имитировано обработ­кой клеток компетентной ткани более простыми химич. соединениями, (солями натрия и лития, сахарозой), а также нек-рыми повреждающими клет­ки воздействиями; по-видимому, при этом в клетках высвобождаются собств. индуцирующие факторы, находившиеся в них в связанном состоянии. Такую И. иногда наз. эвокацией, а индуцирующие стимулы — э в о к а т о р а м и. Часто термины «И.» и «индукторы» исполь­зуют для обозначения более широкого круга явлений и говорят об И. дифференцировки органов и тканей животных и растений гормонами, факторами внеш. среды (свет, темп-pa и др.), называя эти внутр. и внеш. факторы индукторами.

Билет 4

 

1. Прокариоты и эукариоты Прокариоты – древнейшие. Носитель информации - молекула ДНК, нуклеоид. Нет гистонов, обеспечивающих нуклеосомную организацию хроматина. Нет митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи. Вместо них – мезосомы. Размножаются делением. Это бактерии, син-зел водоросли, риккетсии, микоплазмы и др. Эукариоты – в клетках есть ядра с оболочкой – кариолеммой. Ядерная ДНК заключена в хромосомы. В цитоплазме есть органоиды:митохондрии, эндоплазм. Сеть, ап. Гольджи, лизосомы, рибосомы. Размножение – митоз или мейоз. Гипотезы происхождения эукариотов: этап эволюции1.5 млрд лет назад, первоначально – одноклеточные, потом – многоклеточные, органеллы, напр митохондрии – от внутриклеточных аэробных симбионтов.

2. Жизненный цикл клеток – период существования от образования клетки до ее собственного деления или гибели:фаза деления, фаза роста, фаза покоя, фаза специализации или дифференциации, фаза зрелости, фаза старения, деление или гибель.

Митотический цикл.

Митоз - непрямое деление клетки, в результате которого сначала происходит удвоение наследственного материала, а затем его равномерное распределение между двумя дочер­ними клетками. На процесс деления клетки митозом уходит 1-3 часа. Промежуток между двумя клеточными делениями называют интер­фазой, продолжительность которой обычно занимает около 90% времени клеточного цикла (рис. 4. 25).

Интерфаза состоит из трех периодов.

пресинтетический период (G1), который начинается сра­зу же за завершением предыдущего митоза. В этот период в
клетке синтезируются РНК и белки, образуется достаточноечисло органоидов, клетка растет. Количество генетического ма­териала в клетке не меняется. Число хромосом в клетке равно двойному, гаплоидному (2п), но каждая хромосома все еще
состоит из одной хроматиды, то есть из одной молекулы ДНК.Таким образом, формула клетки в этот период — 2п2с;

синтетический период (S) характеризуется тем, что про­исходит удвоение молекул ДНК, и к концу этого периода каж­дая хромосома состоит из двух одинаковых хроматид, а значит, из двух абсолютно одинаковых молекул ДНК. Таким образом,
формула клетки становится: 2п4с;в течение постсинтетического периода (G2) происходит подготовка клетки к делению: синтезируются белки, необхо­ ёдимые для образования веретена деления и для формирования хромосом; запасается АТФ. Формула клетки не меняется, оста­ ваясь 2п4с.

Непосредственно процесс деления клетки подразделяют на четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу В профазе происходит спирализация хромосом. Оболочка ядра разрушается. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется веретено деления — 2п4с.

В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом — 2п4с.

В анафазе центромеры делятся, и хроматиды хромосом рас­ходятся к полюсам клетки за счет укорочения нитей веретена деления. Формула клетки становится 4п4с.

В телофазе заканчивается кариокинез — деление ядра. Хромо­сомы деспирализуются, образуется ядерная оболочка. А далее происходит цитокинез — деление клетки. В конце телофазы из материнской клетки (4п4с) образуются две идентичные клет­ки с наборами генетического материала 2п2с.

Биологическое значение митоза в том, что в итоге его об­разуются две клетки с совершенно одинаковой наследственной информацией. Митоз позволяет увеличивать число клеток в организме, обеспечивая рост, вегетативное размножение, ре­генерацию и заживление повреждений тела.

Ствол клетки – камбиальные клетки, родоначальные в обновляющихся тканях животных (кроветворной, лимфоидной, эпидермисе, пищеварительном тракте и др.) Размножение и дифференцировка ствол. Кл-к восстанавливает потерю специализ. Кл-к при их естественной или аварийной гибели Ст. Кл-кт индивидуальны для каждого тканевого типа. Напр. из ст. кроветв кл-кт обр-ся эритроциты, лейкоциты или мегакариоциты

Дифференцировка – возникновение различий между однородными клетками и тканями в ходе развития особи, приводящие к формированию специализированных клеток, органов и тканей, т.е. приобретаются хим., морфологические и функцион. Особенности. Например мезодерма – нефротом – эпителий почек и семявыносящих путей. Гл факторы – различия цитоплазмы ранних эмбриональных клеток и специфические влияния соседних клеток – индукция. Молек-ген основа диф-ки – активность специф. для каждого вида ткани генов. Экспрессия гена в признак – сложный этапный процесс. Виды – обратимая и необратимая.

Регуляция пролиферации и дифференцировки клеток: геномная, внутриклеточные и тканевые регуляторы (фактор роста нервов, др), индукция клеточная и частей органов, целых органови частей системы друг на друга, гормоны. Мутации как сбой регуляции.

Уровни организации хроматина: ДНК – нуклоеосомная нить – элементарная хроматиновая фибрилла – интерфазная хромонема (укладка в петли, далее глыбки хроматина как компактная структура)– метафазная хроматида (суперспирализация, отдельные хромосомы хорошо различимы). Ядерная структура в интерфазе называется хроматин, в метафазе - хромосома

Билет 5

 

1.Биол мембрана. – важная роль в компартментации. Функции: барьерная, регуляция и избирательная проницаемость веществ, раздел гидрофильной и гидрофобной поверхности с размещением на границе ферментных комплексов, рецепторная роль включений в мембрану, структурная. Функциональная специализация мембран клетки из-за отличия молекулярного состава. Молекулярная организация – бимолекулярный слой липидов, гидрофобные участки обращены друг к другу, гидрофильные – на поверхности слоя. Белковые молекулы встроены в слой или размещены на его поверхностях. Сложные структуры – гликопротеиды. Металлопротеиды. Глико-липиды как компоненты мембран, обеспечивающие специализацию.

2. Прокариоты и эукариоты Прокариоты – древнейшие. Носитель информации - молекула ДНК, нуклеоид. Нет гистонов, обеспечивающих нуклеосомную организацию хроматина. Нет митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи. Вместо них – мезосомы. Размножаются делением. Это бактерии, син-зел водоросли, риккетсии, микоплазмы и др.

3. Регуляция пролиферации и дифференцировки клеток: геномная, внутриклеточные и тканевые регуляторы (фактор роста нервов, др), гормоны, биогенные амины, др, индукция клеточная и частей органов, целых органов и частей системы друг на друга. Мутации как сбой регуляции.

4. Жизненный цикл клеток – период существования от образования клетки до ее собственного деления или гибели:фаза деления, фаза роста, фаза покоя, фаза специализации или дифференциации, фаза зрелости, фаза старения, деление или гибель.

Билет 6

1. Органеллы – постоянные клеточные структуры, обеспечивающие выполнение специфических функций в процессе жизнедеятельности клетки. В эукариот. клетке к ним относят хромосомы, клеточную мембрану. Аппарат Гольджи,ЭПС, рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты, лизосомы, в животных клетках также присутствуют центриоли, микрофибриллы, в растительных только свойственные им пластиды. Прокариоты имеют лишь клеточную мембрану и рибосомы, отличающиеся от рибосом эукариот. К специф органеллам относят жгутики, реснички Хромосомы - это важнейшие органоиды ядра, содержащие ДНК в комплексе с основными белками — гистонами; этот комплекс составляет около 90% вещества хромосом. Хромосо­мы могут иметь длину, в десятки и сотни раз превышающую диаметр ядра. В интерфазу (период между делениями) хромо­сомы видны только под электронным микроскопом и пред­ставляют собой длинные тонкие нити, именуемые хроматином (деспирализованное состояние хромосом). В этот период идет процесс удвоения (редупликации) хромосом; в конце интерфа­зы каждая хромосома состоит из двух хроматид. Каждая хро­мосома имеет первичную перетяжку, на которой расположена центромера; перетяжка делит хромосому на два плеча одина­ковой или разной длины. Центромера служит местом прикреп­ления нити веретена деления. У ядрышковых хромосом име­ется еще вторичная перетяжка, где формируется ядрышко.

Функция хромосом заключается в контроле над всеми про­цессами жизнедеятельности клетки. Хромосомы служат носи­телями генов, то есть носителями генетической информации.

Цитоплазма — живое содержимое клетки, состоит из мембран и органоидов (ЭПС, рибосом, митохондрий, пластид, аппарата Гольджи, лизосом, центриолей и др.). Пространство между ними заполнено коллоидным раствором — гиалоплазмой. Снаружи цитоплазма ограничена клеточной мембраной (плазмалеммой), внутри — мембраной ядерной оболочки. У растительных клеток имеется еще и внутренняя пограничная мембрана, отделяющая клеточный сок и образующая вакуоль.

Цитоплазма содержит большое количество воды с растворен­ными в ней солями и органические вещества. Цитоплазма — это среда для внутриклеточных физиологических и биохимических процессов. Она способна к движению: круговому, струйчатому, ресничному.

Плазмалемма — это биологическая клеточная мембрана, ок­ружающая цитоплазму (рис. 4. 15). В основе ее строения лежит двойной слой липидов — водонерастворимых молекул, имеющих полярные «головки» и длинные неполярные «хвосты», представленные цепями жирных кислот; больше всего в мембранах представлены фосфолипиды, в головках которых содержатся остатки фосфорной кислоты. Хвосты липидных молекул обра­щены друг к другу, полярные головки смотрят наружу, образуя гидрофильную поверхность. С заряженными головками соеди­няются белки (их называют «периферические мембранные бел­ки»). Другие белковые молекулы могут быть погружены в слой липидов за счет взаимодействия с их неполярными хвостами. Часть белков пронизывает мембрану насквозь, образуя каналы или поры. У некоторых клеток мембрана является единствен­ной структурой, служащей оболочкой, у других клеток поверх мембраны имеется дополнительная клеточная стенка (напри­мер, целлюлозная оболочка у растительных клеток). Животные клетки снаружи от мембраны бывают покрыты тонким слоем, состоящим из белков и полисахаридов — гликокаликсом.

Клеточная мембрана выполняет множество важных функ­ций, от которых зависит жизнедеятельность клеток:

образует барьер между внутренним содержимым клетки и внешней средой;

обеспечивает обмен веществ между цитоплазмой и внешней
средой, из которой в клетку через мембрану поступают вода,
ионы, неорганические и органические молекулы, а во внеш­
нюю среду через мембрану выводятся продукты обмена и
вещества, синтезированные в клетке; транспорт веществ че­
рез мембрану осуществляется разными способами: крупные
молекулы биополимеров поступают через мембрану благо­
даря фагоцитозу, явлению, впервые описанному И. И. Меч­
никовым, а процесс захвата и поглощения капелек жидко­
сти происходит путем пиноцитоза;

• несет большое число рецепторов — специальных белков,
роль которых заключается в передаче сигналов внутрь клетки.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический

ретикулум (ЭПР), — это сеть каналов, пронизывающая всю цитоплазму. Стенки этих каналов представляют собой мембра­ны, контактирующие со всеми органоидами клетки. ЭПС и орга­ноиды вместе составляют единую внутриклеточную систему, которая осуществляет обмен веществ и энергии в клетке и обеспечивает внутриклеточный транспорт веществ.

Различают гладкую и гранулярную ЭПС. Гранулярная (ше­роховатая) ЭПС состоит из мембранных мешочков (цистерн), покрытых рибосомами, благодаря чему она кажется шерохова­той. Гладкая ЭПС лишена рибосом, ее строение ближе к труб­чатому типу. На рибосомах гранулярной сети синтезируются белки, которые затем поступают внутрь каналов ЭПС, где и

приобретают третичную структуру. На мембранах гладкой ЭПС синтезируются липиды и углеводы, которые также поступают внутрь каналов ЭПС.

ЭПС выполняет функции:

•участвует в синтезе органических веществ;
•транспортирует синтезированные вещества в комплекс

Гольджи;

•разделяет клетку на отсеки.

ЭПС имеется во всех клетках, исключая бактериальные и эритроциты. Она составляет от 30 до 50% объема клетки.

Комплекс Гольджи — это сложная сеть полостей, трубочек и пузырьков вокруг ядра. Состоит из трех основных компонен­тов: группы мембранных полостей, системы трубочек, отходя­щих от полостей и пузырьков на концах трубочек. Функции комплекса Гольджи:

в его полостях накапливаются вещества, которые синтези­
руются и транспортируются по ЭПС;

здесь вещества подвергаются химическим изменениям;

модифицированные вещества упаковываются в мембран­
ные пузырьки, которые выбрасываются клеткой в виде сек­
ретов:

пузырьки используются клеткой в качестве лизосом.
Лизосомы — это небольшие пузырьки диаметром примерно

1 мкм, ограниченные мембраной и содержащие комплекс фер­ментов, который обеспечивает расщепление жиров, углеводов и белков. Они участвуют в переваривании частиц, попавших в клетку в результате эндоцитоза, и в удалении отмирающих ор­ганов (например, хвоста у головастиков), клеток и органоидов. При голодании лизосомы растворяют некоторые органоиды, не убивая при этом клетку. Образование лизосом идет в комплексе Гольджи.

Митохондрии — внутриклеточные органоиды, оболочка ко­торых состоит из двух мембран (рис. 4. 16).

Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует выросты, называемые кристами. Внутри митохондрии находится полу­жидкий матрикс, который содержит РНК, ДНК, белки, липи­ды, углеводы, ферменты, АТФ и другие вещества. В матриксе тоже есть рибосомы. Число митохондрий зависит от вида клет­ки. Митохондрии могут быть спиральными, округлыми, вытя­нутыми, чашевидными, а также могут менять форму.

Функции митохондрий связаны с тем, что на внутренней мембране находятся ферменты дыхательные и синтеза АТФ. Благодаря этому митохондрии обеспечивают и клеточное ды­хание, и синтез АТФ.

Митохондрии могут сами синтезировать белки, так как в них есть собственные ДНК, РНК и рибосомы. Размножают­ся митохондрии делением надвое.

Хлоропласты относят к пластидам, то есть органоидам, при­сущим только растительным клеткам. Это зеленые пластинки, диаметром 3—4 мкм, имеющие овальную форму. Хлоропласты, как и митохондрии, имеют наружную и внутреннюю мембра­ны (рис. 4. 17).

Внутренняя мембрана образует выросты — тилакоиды, ти-лакоиды образуют стопки — граны, которые объединяются друг с другом внутренней мембраной. В одном хлоропласте может быть несколько десятков гран. В мембранах тилакоидов нахо­дится хлорофилл, а в промежутках между гранами в матриксе (строме) хлоропласта находятся рибосомы, РНК и ДНК. На ри­босомах хлоропластов, как и на рибосомах митохондрий, идет синтез белков.

Основная функция хлоропластов - обеспечение процесса фо­тосинтеза: в мембранах тилакоидов идет световая фаза, а в стро­ме хлоропластов — темновая фаза фотосинтеза. В матриксе хлоропластов видны гранулы первичного крахмала, то есть крахмала, синтезированного в процессе фотосинтеза из глю­козы.

Хлоропласты, как и митохондрии, размножаются делением. Таким образом, в морфологической и функциональной орга­низации митохондрий и хлоропластов есть общие черты. Основ­ная характеристика, объединяющая эти органоиды, состоит в том, что они имеют собственную генетическую информацию и синтезируют собственные белки.

Клеточный центр относится к немембранным компонентам клетки. В состав его входят микротрубочки и две центриоли. Центриоли находятся в середине центра организации микротрубочек. Центриоли обнаружены не во всех клетках, имеющих клеточный центр (например, их нет у покрытосеменных рас­тений). Каждая центриоль - это цилиндр размером около 1 мкм, по окружности которого расположены девять триплетов мик­ротрубочек. Центриоли располагаются под прямым углом друг к другу (рис. 4. 18).

Перед делением центриоли расходятся к противоположным полюсам клетки, и возле каждой из них возникает дочерняя центриоль. От центриолей протягиваются микротрубочки, ко­торые образуют митотическое веретено деления. Часть нитей веретена прикрепляется к хромосомам. Формирование нитей веретена происходит в профазе.

Рибосомы — это субмикроскопические органоиды диаметром 15—35 нм, которые были открыты во всех клетках с помощью электронного микроскопа. В каждой клетке может быть не­сколько тысяч рибосом. Большая их часть образуется в ядрыш­ке ядра в виде субъединиц (большой и малой) и затем перехо­дит в цитоплазму. Мембран не имеют. В состав рибосом входят р-РНК и белки.

На рибосомах идет синтез белков. Большая часть белков синтезируется на шероховатой ЭПС; частично синтез белков идет на рибосомах, находящихся в цитоплазме в свободном состоянии. Группы из нескольких десятков рибосом образуют полисомы.ров, а также кристаллические включения (органические крис­таллы, которые могут образовывать в клетках белки, вирусы, соли щавелевой кислоты и т. д. и неорганические кристаллы, образованные солями кальция). В отличие от органоидов, эти включения не имеют мембран или элементов цитоскелета и пе­риодически синтезируются и расходуются.К клеточным органоидам движения относят реснички и жгутики — это выросты мемб­раны диаметром около 0,25 мкм, содержащие в середине микротрубочки. Такие органо­иды имеются у многих клеток: у простейших, у одноклеточных водорослей, у зооспор, у спер­матозоидов, в клетках тканей многоклеточных животных, на­пример в дыхательном эпите­лии для продвижения слизи.

Клеточные включения — это непостоянные структуры клет­ки. К ним относятся капли и зерна белков, углеводов, жиров

.

2. процессинг – совокупность реакций, ведущих к превращению продуктов транскрипции и трансляции в функционирующие молекулыю Ему подвергаются предшественники тРНК, р РНК, м РНК и мню белков. Сущность процессинга у эукариот в изменении первичного транскрипта, удалении из него некодирующих концевых интронных участков с последующим соединением (сплайсингом) кодирующих последовательностей (экзонов). Процессинг происходит в ядре. В отличие от эукариот прокариотические гены целиком состоят из нукоеотидных последовательностей, участвующих в кодировании информации, в связи ч с чем, сразу после транскрипции РНК могут выполнять роль матриц для трансляции. Процессинг у прокариот требуется очень редко.

3. Митоз - непрямое деление клетки, в результате которого сначала происходит удвоение наследственного материала, а затем его равномерное распределение между двумя дочер­ними клетками. На процесс деления клетки митозом уходит 1-3 часа. Промежуток между двумя клеточными делениями называют интер­фазой, продолжительность которой обычно занимает около 90% времени клеточного цикла (рис. 4. 25).

Интерфаза состоит из трех периодов.

пресинтетический период (G1), который начинается сра­зу же за завершением предыдущего митоза. В этот период в
клетке синтезируются РНК и белки, образуется достаточноечисло органоидов, клетка растет. Количество генетического ма­териала в клетке не меняется. Число хромосом в клетке равно двойному, гаплоидному (2п), но каждая хромосома все еще
состоит из одной хроматиды, то есть из одной молекулы ДНК.Таким образом, формула клетки в этот период — 2п2с;

синтетический период (S) характеризуется тем, что про­исходит удвоение молекул ДНК, и к концу этого периода каж­дая хромосома состоит из двух одинаковых хроматид, а значит, из двух абсолютно одинаковых молекул ДНК. Таким образом,
формула клетки становится: 2п4с;в течение постсинтетического периода (G2) происходит подготовка клетки к делению: синтезируются белки, необхо­ ёдимые для образования веретена деления и для формирования хромосом; запасается АТФ. Формула клетки не меняется, оста­ ваясь 2п4с.

Непосредственно процесс деления клетки подразделяют на четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу В профазе происходит спирализация хромосом. Оболочка ядра разрушается. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется веретено деления — 2п4с.

В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом — 2п4с.

В анафазе центромеры делятся, и хроматиды хромосом рас­ходятся к полюсам клетки за счет укорочения нитей веретена деления. Формула клетки становится 4п4с.

В телофазе заканчивается кариокинез — деление ядра. Хромо­сомы деспирализуются, образуется ядерная оболочка. А далее происходит цитокинез — деление клетки. В конце телофазы из материнской клетки (4п4с) образуются две идентичные клет­ки с наборами генетического материала 2п2с.

Биологическое значение митоза в том, что в итоге его об­разуются две клетки с совершенно одинаковой наследственной информацией. Митоз позволяет увеличивать число клеток в организме, обеспечивая рост, вегетативное размножение, ре­генерацию и заживление повреждений тела.

4. митоз у разл. Видов организмов. В основе самовоспроизведения организмов, размножающихся бесполым путем лежит митоз, обеспечивающий сохранение постоянства структуры наследственного материала. Митоз – способ получения клеточных линий млекопитающих.

Билет 7

 

1, Неорганические вещества клетки - это вода и минераль­ные соли.

Содержание воды выше в клетках с интенсивным обменом веществ. В клетках эмбрионов млекопитающих до 85% воды, а в клетках старческого организма — 65%. Различается содер­жание воды и в клетках различных тканей, например в клет­ках мозга воды не менее 80%, а в клетках костной ткани — не более 20%. Вода выполняет в клетке целый ряд функций: растворяет вещества, что дает возможность протекания хи­мических реакций; все реакции в клетке происходят в ра­створах;

•является участником многих химических реакций, происхо­дящих в клетках (например, фотосинтеза);

придает клеткам упругость; обеспечивает процесс теплового равновесия клетки и целого организма;

•обеспечивает транспорт веществ от клетки к клетке.
Минеральные соли, и отдельные химические элементы уча­ствуют во всех реакциях, происходящих в живых клетках. Чаще всего они входят в состав небелковой части молекул ферментов под названием коферментов.

Важнейшие органические вещества клетки - белки, угле­воды, липиды, нуклеиновые кислоты и АТФ.

Белки — это гетерополимеры, состоящие из 20 различных мономеров — природных альфа-аминокислот, то есть нерегу­лярные полимеры.

Общее строение аминокислоты может быть представлено следующим образом:

R-C(NH2)-COOH.

Аминокислоты в белке связаны пептидной связью:

-N(H)-C(=.O)

Аминокислоты разделяют на заменимые, которые синтези­руются в самом организме, и незаменимые, которые животный организм получает с пищей.

 

Среди белков различают протеины, которые состоят только из аминокислот, и протеиды, содержащие небелковую часть (например, гемоглобин состоит из белка — глобина и порфи-рина — гема).

В строении молекулы белка различают первичную структу­ру — последовательность аминокислотных остатков; вторичную — как правило, это спиральная структура (альфа-спираль), кото­рая удерживается множеством водородных связей, возникающих между находящимся близко друг от друга С=О и NH-группами. Другой тип вторичной структуры — бета-слой, или складчатый слой — это две параллельные полипептидные цепи, связанные водородными связями, перпендикулярными цепям.

Третичная структура белковой молекулы — это простран­ственная конфигурация, напоминающая компактную глобулу. Она поддерживается ионными, водородными и дисульфидны-ми (S-S) связями, а также гидрофобным взаимодействием. Четвертичная структура образуется при взаимодействии не­скольких глобул, например, молекула гемоглобина состоит из четырех таких субъединиц.

Утрату белковой молекулой своей структуры называют дена­турацией. Она может быть вызвана температурой, обезвожива­нием, облучением и другими факторами. Если при денатурации первичная структура не нарушается, то при восстановлении нормальных условий полностью воссоздается пространствен­ная структура белка.

Функции белка в клетке и целом организме:

структурно-строительная — входят в состав мембран и орга­ноидов клетки;

ферментативная — биологические катализаторы (ферменты) в подавляющем большинстве белки, способные ускорять скорость течения реакций в клетке в 10" раз;

•двигательная — движение внутри клетки обеспечивается белками цитоскелета, а движение большинства организмов происходит благодаря белкам актина и миозина;

•транспортная — многие вещества транспортируются при уча­стии белков-носителей: гемоглобин переносит кислород, инсулин участвует в транспорте глюкозы из крови в клетки;

защитная — антитела являются белками; белки участвуют в реакции свертывания крови;

регуляторная — многие гормоны и медиаторы имеют белко­вую природу;

энергетическая — в крайних случаях белки могут служить источником энергии: распад 1 г белков приводит к выделе­нию 17,6 кДж энергии.

Углеводы — органические соединения, в состав которых вхо­дят водород, углерод и кислород. Образуются из воды и угле­кислого газа в процессе фотосинтеза в хлоропластах зеленых растений (у бактерий в процессе бактериального фотосинтеза или хемосинтеза).

Различают моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза, ри-боза, дезоксирибоза и др.), дисахариды (сахароза, мальтоза и др.) и полисахариды (крахмал, клетчатка, гликоген, хитин и др.).

Функции углеводов: энергетическая — углеводы являются основным источником энергии для большинства клеток: при распаде 1 г глюкозы выделяется 17,6 кДж энергии; структурно-строительная — углеводы входят в состав клеточ­ной стенки растений (целлюлоза), образуют внешний ске­лет насекомых (хитин), входят в состав АТФ, ДНК, РНК;

•запасающая — запасными питательными веществами служат у растений крахмал, а у животных и грибов — гликоген.
Жиры и липоиды относятся к группе неполярных органиче­ских соединений, то есть являются гидрофобными веществами. Жиры — это триглицериды высших жирных кислот, липоиды — большой класс органических веществ с гидрофобными свойства­ ми (например, холестерин). К липидам относят фосфолипиды (в их молекуле один или два остатка жирных кислот замеще­ны группами, содержащими фосфор, а иногда также азот) и
стероиды (в основе их структуры лежат 4 углеродных кольца).

Функции жиров:

энергетическая — при распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж
энергии;

структурно-строительная — липиды являются основой стро­
ения всех биологических мембран;

источник эндогенной воды — при окислении 1 г жиров выг
деляется 1,1 г воды;

регуляторная — являются источником для синтеза некото­
рых гормонов;

запасающая — откладываются в клетках и тканях как потен­
циальный источник энергии;

•защитная — играют термо- и гидрозащитную роль в организ­мах ряда животных.

 

1+2 ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) — это молекула, со­стоящая из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей. ДНК образует правую спираль, шириной примерно 20 ангстрем, длиной несколько сотен микрон и молекуляр­ной массой 107 дальтон. Структура ДНК была расшифрована Д. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. Мономером ДНК является нуклеотид, состоящий из азотистого основания (аденина (А), цитозина (Ц), тимина (Т) или гуанина (Г)), пентозы (дезокси-рибозы) и фосфата (рис. 4. 20).

Нуклеотиды соединяются в цепь за счет остатков фосфор­ной кислоты, расположенных между пентозами; в полинуклеотиде может быть до 30 000 нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов одной цепи комплементарна, то есть соответству­ет последовательности в другой цепи. Между комплементарны­ми азотистыми основаниями образуются водородные связи: по две между А и Т и по три между Г и Ц.

ДНК содержится в основном в ядре; к внеядерным формам ДНК относятся митохондриальная и пластидная. Функции ДНК — носительство наследственной информации.

Перед делением клетки происходит удвоение ДНК для того, чтобы обеспечить нормальный набор генов в обеих образую­щихся клетках.

Удвоение ДНК получило название редупликации. При редуп­ликации водородные связи между комплементарными азоти­стыми основаниями аденином — тимином и гуанином — цитозином разрываются специальным ферментом. Нити, составляющие двойную спираль ДНК, расходятся, и к каждому нуклеотиду обе­их нитей последовательно подстраиваются комплементарные нуклеотиды. Подстраивающиеся нуклеотиды соединяются в две нити ДНК, каждая из которых представляет копию разошед­шихся нитей ДНК. Таким образом, в результате редупликации вера. Аминокислота прикрепляется к акцепторному участку т-РНК, который находится на «черешке листа». Противо­положный конец т-РНК (на «верхушке листа») называется антикодон. Этот триплет различается у различных т-РНК и определяет аминокислоту, которую переносит данная т-РНК. Существует более 20 видов т-РНК;

•иРНК - информационная, переносящая информацию о после­
довательности аминокислот с ДНК на белок;

•рРНК — рибосомалъная, входящая в состав рибосом;
•митохондриальная РНК и др.

АТФ — это аденозинтрифосфорная кислота, нуклеотид, от­носящийся к группе нуклеиновых кислот. Концентрация АТФ в клетке мала (0,04%; в скелетных мышцах 0,5%). Молекула АТФ состоит из аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. При гидролизе остатка фосфорной кислоты выделя­ется энергия: АТФ + Н2О = АДФ + Н3РО4 + 40 кДж/моль.

Связь между остатками фосфорной кислоты макроэргическая: при ее расщеплении выделяется примерно в 4 раза больше энер­гии, чем при расщеплении других связей. Энергию АТФ клетка использует в процессах биосинтеза, при движении, при произ­водстве тепла, при проведении нервных импульсов, в процессе фотосинтеза и др. АТФ служит универсальным аккумулятором энергии в живых организмах.

 

3. Особенности регуляции генов у эукариот: 1) нет оперонной организации генов.2) Гены, определяющие синтез ферментов рассеяны в геноме. 3)Регуляция транскрипции является комбинационной, т.е. активность каждого гена регулируется большим числом генов-регуляторов. (промотор и энхансер) 4)белки-регуляторы контролируют транскрипцию генов, кодирующих другие белки-регуляторы 5)гормоны – индукторы транскрипции 6) процесс компактизации и декомпактизации хроматина 7) обратная связь между процессингом, сплайсингом и экзон-интронной организацией генов – например изменение схемы сплайсинга при синтезе антител

Билет 8

1. Клеточная теория

Клеточная теория - одно из наиболее важных биологиче­ских обобщений, согласно которому все организмы состо­ят из клеток.

Клетка — элементарная живая система.

Существуют эволюционно неклеточные организмы (вирусы), но они (как паразиты) могут размножаться только в клетках. Различные клетки различаются и по строению, и по величине, и по функциям.

История изучения клетки связана с именами таких ученых, как М. Шлейден и Т. Шванн - которые сформулировали клеточную теорию. В работе «Микроскопиче­ские исследования о соответствии в структуре и росте живот­ных и растений» (1839 г.) Т. Шванн сформулировал основные 4 положения клеточной теории, которые затем неоднократно дополнялись и уточнялись. Современная клеточная теория включает следующие поло­жения:

клетка — основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;

клетки всех одноклеточных и многоклеточных организ­мов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям процессов жизнедеятельности и обмену веществ;

размножение клеток происходит путем их деления, и каж­дая новая клетка образуется в результате деления исходной (ма­теринской) клетки;

4) в сложных многоклеточных организмах клетки специа­лизированны по выполняемой ими функции и образуют тка­ни; из/тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

2. Генетический материал у эукариот представлен ДНК. Общим является принцип записи и генетический код. Единица – нуклеотид. Выделяют уникальные, высоко и средне повторяющиеся. Наследственный материал эукариот больше по объему, чем у прокариот. Он расположен в особых ядерных структурах – хромосомах, которые отделены от цитоплазмы ядерной оболочкой. Структуры, необходимые для синтеза белка находится в цитоплазме и включает рибосомы, тРНК, аминокислоты и ферменты. Отличия в молекулярной структуре генов эукариотов в том, что кодирующие последовательности –экзоны, прерываются интронами – участками, не использующимися при синтезе РНК и пептидов.. Т.о. в прокариотической клетке транскрипция и трансляция происходит одновременно. В эукариотической - они протекают в разных местах (транскрипция в ядре, трансляция в цитоплазме) и разделены процессингом – в результате которого удаляются интроны, а экзоны сшиваются между собой – сплайсинг.

3. Ферменты, роль в репликации ДНК ферменты обеспечивают факторы инициации – катализируют процесс начала трансляции, деспирализуют нити ДНК, нуклеазы -отщепляют, или сшивают нуклеатидные последовательности.

4. регуляция синтеза белка путем индукции начало синтеза или фаза инициации катализируется ферментами, факторами инициации. После окончания образования комплекса рибосома мРНК, они отделяются от рибосомы.

Завершение синтеза связано с узнаванием специфическим рибосомным белком одного из терминирующих кодонов (УАА, УАГ, УГА) При этом к последней аминокислоте в цепи присоединяется вода и завершенная пептидная цепь теряет связь с рибосомой.

Билет 9

1. Гипотезы происхождения эукариотов: этап эволюции1.5 млрд лет назад, первоначально – одноклеточные, потом – многоклеточные, органеллы, напр митохондрии – от внутриклеточных аэробных симбионтов.

2. процессинг – совокупность реакций, ведущих к превращению продуктов транскрипции и трансляции в функционирующие молекулыю Ему подвергаются предшественники тРНК, р РНК, м РНК и мню белков. Сущность процессинга у эукариот в изменении первичного транскрипта, удалении из него некодирующих концевых интронных участков с последующим соединением (сплайсингом) кодирующих последовательностей (экзонов). Процессинг происходит в ядре. В отличие от эукариот прокариотические гены целиком состоят из нукоеотидных последовательностей, участвующих в кодировании информации, в связи ч с чем, сразу после транскрипции РНК могут выполнять роль матриц для трансляции. Процессинг у прокариот требуется очень редко.

3. Ген – наследственный фактор. Функционально не делимая единица генетич. материала, участок молекулы ДНК, кодирующий первичную стр-ру полипептида молекулы Т-РКК (Р-РНК) или взаимодействующим с регуляторным белком. Совокупность генов – генотип.

Генетический код: Свойственная живым орг-ма единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых к-т в виде последовательности нуклеотидов. Определяет последовательность включения аминокислот в синтезирующуюся цепь в соответствии с последовательностью нуклеотидов ДНК гена.

Св-ва генетического кода триплетность – каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, кодоны 1-го гена не прерывается, вырожденность - аминокислотные остатки кодируются несколькими кодонами, однозначность – каждый отдельный кодон кодирует только 1-ин аминокислотный остаток, компактность – между кодонами и-РНК нет запятых (нуклеотидов, не входящих в последовательность кодонов данного гена), универсальность – ген. код одинаков для всех живых орг-в, прерывистость – между генами расположенытриплеты – терминаторы, обозначающие окончание синтеза молекулы белка.

4. Э укариоты Эукариоты – в клетках есть ядра с оболочкой – кариолеммой. Ядерная ДНК заключена в хромосомы. В цитоплазме есть органоиды:митохондрии, эндоплазм. Сеть, ап. Гольджи, лизосомы, рибосомы. Размножение – митоз или мейоз. Гипотезы происхождения эукариотов: этап эволюции1.5 млрд лет назад, первоначально – одноклеточные, потом – многоклеточные, органеллы, напр митохондрии – от внутриклеточных аэробных симбионтов.

Билет 10

1. Биолог сис-ма совокупность структур, объединенных выполнением единой функции; несмотря на различное происхождение отдельных элементов и их индивид черты имеющие общие морфо-функциональные особенности. Главные черты биосистемы:

1) целостность – функция каждого элемента системы определяется в большей степени структурой самой системы, в меньшей – свойствами отдельного элемента, 2) взаимоприспособляемость, синхронность работы отдельных элементов, т.е. самоорганизация биосистемы, 3) самовоспроизведение отдельных элементов системы, 4) периодичность в развитии и функционировании – биоритмы, критические периоды. Пример в экологии – биогеоциноз, в медицине, физиологии – пищеварительная система, сердечно-сосудистая система, и др.

4. ТРАНСЛЯЦИЯ синтез полипептидных цепей белков по матрице информационной РНК согласно генетич. коду; второй этап реализации генетич. информации в жи­вее клетках. В процессе Т. информация о специфич. строении будущего белка, записанная в виде последовательности нуклеатидов в молекулах иРНК, переводится с нуклеотидного кода в определенную последовательность аминокислот в синтезируемых белках. Осуществляется сложным макромолекулярным комплексом, состоящим кроме иРНК из рибосом, транспортных РНК (тРНК), аминацитил-тРНК-синтеза, белков фактора инициации (начала), элонгации (удлинения, или наращивания, полипептида) термпнации (окончания) Т. и др. Аминокислоты доставляются в рибосомы тРНК. На этапе инициации Т. меньшая субъединица рибосомы, инициаторная (у бактерий формилметиониловая) тРНК и факторы инициации «узнают» кодон-инициатор у 5'-конца иРНК. После этого присоединяется большая субъединица рибосомы и в ней начинается синтез белка, к-рый происходит в 3 этапа: присоединение тРНК, образование пептидной связи и продвижение рибосомы на три нуклеотида — транслокация, после чего весь цикл повторяется. При узнавании кодонов терминаторов белковые факторы терминации катализируют освобождение полипептидной цепи от рибосомы. При синтезе белка иРНК входит в состав полирибосомы (на ней одновременно ведут синтез от неск. До 100 рибосом).

Билет 11

4. В каждый момент рибосома экранирует сегмент мРНК протя­женностью около 30 нуклеотидов. При этом обеспечивается взаи­модействие только двух тРНК с двумя расположенными рядом кодонами мРНК (рис. 3.31).

Трансляция информации на «язык» аминокислот выражается в постепенном наращивании пептидной цепи в соответствии с инс­трукцией, заключенной в мРНК. Этот процесс протекает на рибо­сомах, которые обеспечивают последовательность расшифровки информации с помощью тРНК. В ходе трансляции можно выделить три фазы: инициацию, элонгацию и терминацию синтеза пептидной цепи.

Фаза инициации, или начало синтеза пептида, заключается в объединении двух находящихся до этого порознь в цитоплазме субчастиц рибосомы на определенном участке мРНК и присоеди­нении к ней первой аминоацил-тРНК. Этим задается также рамка считывания информации, заключенной в мРНК. В молекуле любой мРНК вблизи ее 5'-конца имеется участок, комплементарный рРНК малой субчастицы рибосомы и специфи­чески узнаваемый ею. Рядом с ним располагается инициирующий^ стартовый кодон АУГ, шифрующий аминокислоту метионин. Малая субчастица рибосомы соединяется с мРНК таким образом, что стартовый кодон АУГ располагается в области, соответствующей П-участку. При этом только инициирующая тРНК, несущая мети­онин, способна занять место в недостроенном П-участке малой субчастицы и комплементарно соединиться со стартовым кодоном. После описанного события происходит объединение большой и малой субчастиц рибосомы с образованием ее пептидильного и аминоацильного участков (рис. 3.32). К концу фазы инициации П-участок занят аминоацил-тРНК, связанной с метионином, тогда как в А-участке рибосомы располагается следующий за стартовым кодон.

Описанные процессы инициации трансляции катализируются особыми белками — факторами инициации, которые подвижно свя­заны с малой субчастицей рибосомы. По завершении фазы иници­ации и образования комплекса рибосома — мРНК —инициирую­щая аминоацил-тРНК эти факторы отделяются от рибосомы.

Фаза элонгации, или удлинения пептида, включает в себя все реакции от момента образования первой пептидной связи до при­соединения последней аминокислоты. Она представляет собой цик­лически повторяющиеся события, при которых происходит специ­фическое узнавание аминоацил-тРНК очередного кодона, находя­щегося в А-участке, комплементарное взаимодействие между антикодоном и кодоном.

Благодаря особенностям трехмерной организации тРНК (см. разд. 3.4.3.1) при соединении ее антикодона с кодоном мРНК транспортируемая ею аминокислота располагается в А-участке, поблизости от ранее включенной аминокислоты, находящейся в П-участке. Между двумя аминокислотами образуется пептидная связь, катализуемая особыми белками, входящими в состав рибо­сомы. В результате предыдущая аминокислота теряет связь со своей тРНК и присоединяется к аминоацил-тРНК, расположенной в ' А-участке. Находящаяся в этот момент в П-участке тРНК высво­бождается и уходит в цитоплазму (рис. 3.33).

Перемещение тРНК, нагруженной пептидной цепочкой, из А-участка в П-участок сопровождается продвижением рибосомы по мРНК на шаг, соответствующий одному кодону. Теперь следующий кодон приходит в контакт с А-участком, где он будет специфически «опознан» соответствующей аминоацил-тРНК, которая разместит здесь свою аминокислоту. Такая последовательность событий по­вторяется до тех пор, пока в А-участок рибосомы не поступит кодон-терминатор, для которого не существует соответствующей тРНК.

Сборка пептидной цепи осуществляется с достаточно большой скоростью, зависящей от температуры. У бактерий при 37°С она выражается в добавлении к полипептиду от 12 до 17 аминокислот в 1 с. В эукариотических клетках эта скорость ниже и выражается в добавлении двух аминокислот в 1 с.

Фаза терминации, или завершения синтеза полипептида, связана-с узнаванием специфическим рибосомным белком одного из тер­минирующих кодонов (УАА, УАГ или УГА), когда тот входит в зону А-участка рибосомы. При этом к последней аминокислоте в пеп­тидной цепи присоединяется вода и ее карбоксильный конец отделяется от тРНК. В результате завершенная пептидная цепь теряет связь с рибосомой, которая распадается на две субчастицы.

 

 

Билет 12

1.

Митотический коэффициент - сколько раз может делиться клетка

3. Мейоз - способ деления диплоидных клеток с образованием из одной материнской диплоидной клетки четырех дочер­них гаплоидных клеток.

Мейоз состоит из двух последовательных делений ядра и ко­роткой интерфазы между ними.

Первое деление состоит из:

профазы I, метафазы I, анафазы 1 и телофазы I

В профазе парные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, подходят друг к другу. Этот процесс называют конъюгацией гомологичных хромосом. Хромосомы перекрещива­ются — кроссинговер, образуя мостики — хиазмы, затем обмени­ваются участками. При кроссинговере осуществляется пере­комбинация генов.

В метафазе I объединенные пары гомологичных хромо­сом биваленты, располагаются по экватору клетки; к цент­ромерам каждой из хромосом прикрепляются нити верете­на деления.

В анафазе I к полюсам клетки расходятся двухроматидные хромосомы; при этом число хромосом у каждого полюса ста­новится вдвое меньше, чем в материнской клетке.

Затем происходит телофаза, в которой образуются две клетки с гаплоидным числом двухроматидные хромосом.

После телофазы I следует короткая интерфаза (в некоторых случаях телофаза I и интерфаза отсутствуют). В интерфазе меж­ду двумя делениями мейоза удвоения хромосом не происходит, так как каждая хромосома уже состоит из двух хроматид.

Второе деление мейоза отличается от митоза только тем, что в нем участвуют клетки с гаплоидным набором хромосом; во втором делении иногда отсутствует профаза II

В метафазе II двухроматидные хромосомы располагаются по экватору (процесс идет одновременно в двух дочерних клетках).

В анафазе II к полюсам отходят уже однохроматидные хро­мосомы (сестринские хроматиды).

В телофазе II в четырех дочерних клетках формируются ядра и перегородки. В результате второго деления мейоза образуют­ся четыре клетки с гаплоидным набором хромосом (lnlc).

Биологическое значение мейоза состоит в том, что в обра­зующихся клетках создается гаплоидный набор хромосом и условия для наследственной изменчивости за счет кроссинговера и вероятности расхождения хромосом

Зачем нужен: Поддержка постоянного числа хромосом. Обеспечение механизмов изменчивости в результате кроссинговера и появления разнообразных комбинаций генов, возникающих при оплодотворении

4.