Учебно-методический комплекс

по предмету «Молекулярная биология, медицинская генетика»

Модуль Б 12. Антимутационные барьеры клетки. Репарация. Типы репарации, ферментные системы репарации

Специальность: Лечебное дело

Семестр: I, II

Курс: 2

Всего часов: 162 часов

Преподаватель дисциплины: Момбаева Перизат Акимхановна

Есик 2014

Выписка рабочей программы

Специальность «Лечебное дело»

2 курс

I семестр – 42 часов

Область компенетций Модули	Уровень специалиста среднего звена
	Всего	теория	практика
Область компетенции Б Основы молекулярной биологии	56	36	20

Область компитенции Модули	Все го уч. час-ов	Должен освоить	Должен знать	Ресурсы
Б 12 Антимутационные барьеры клетки. Репарация. Типы репарации, ферментные системы репарации	2	Иметь представление о типах репарации, ферментные системы репарации	Знать ферментные системы репарации	УМК

Тема урока: Антимутационные барьеры клетки. Репарация. Типы репарации, ферментные системы репарации

Образовательные: Обьяснить учащимся о репорации и его типах.

Развивающие: Развить у учащихся интерес к предмету;

Воспитательные: Воспитать учащихся сознательное, серьезное отношение к усвоению нового материала, обяснить перспективность полученных знаний в будущем.

Тип урока: комбинированный

Продолжительность знаний: 90 минут

1. Организационный момент - 3 минут

2. Проверка домащнего задания – 25 минут

3. Обяснение новой темы – 50 минут

4. Закрепление новой темы – 6 минут

5. Завершения урока – 2 минут

6. Метод оценки – 2 минут

7. Домашнее задание – 2 минут

Средства обучений: рабочая программа, схемы, вопросы, Медицинская биология и генетика / под редакцией Куандыкова Е. У. – Алматы, 2004

Требования к знаниям и умением:

Учящиеся должны знать:

Знать ферментные системы репарации

Учящиеся должны уметь:

Иметь представление о типах репарации, ферментные системы репарации

Ход урока:

I Организационный момент.

1. Приветствие.

2. Выявление отсутствующих.

3. Заполнение журнала.

II Проверка домашнего задания

Мутагены

Классификация

- Химические мутагены

- Физические мутагены

Мутагенные факторы

Основные характеристики мутационной изменчивости

III Объяснение нового материала

1. Репарация 

2. Однонитевое и двунитевое повреждения ДНК

3. Источники повреждения ДНК

4. Апуринизация 

5. Дезаминирование

6. Основные типы повреждения ДНК

• Повреждение одиночных нуклеотидов

• Повреждение пары нуклеотидов

• Разрыв цепи ДНК

• Образование поперечных сшивок между основаниями одной цепи или разных цепей ДНК

7. Типы репарации

8. Прямая репарация 

9. Эксцизионная репарация

10. Пострепликативная репарация

IV закрепление нового материала

Сегодня мы с вами изучили репарацию и его типы. Так давайте же закрепим наше знания ответив на следующие вопросы:

V Завершение урока

VI Оценивание учящихся

VII задание на дом: Найти в интернете дополнительные материалы по теме. Записать в конспект лекцию, ответить на вопросы.

Лекционный материал

Репарация (от лат. reparatio — восстановление) — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических агентов. Осуществляется специальными ферментными системами клетки. Ряд наследственных болезней (напр., пигментная ксеродерма) связан с нарушениями систем репарации.

Однонитевое и двунитевое повреждения ДНК

Начало изучению репарации было положено работами А. Келнера (США), который в 1948обнаружил явление фотореактивации (ФР) — уменьшение повреждения биологических объектов, вызываемого ультрафиолетовыми (УФ) лучами, при последующем воздействии ярким видимым светом (световая репарация).

Р. Сетлоу, К. Руперт (США) и др. вскоре установили, что фотореактивация — фотохимический процесс, протекающий с участием специального фермента и приводящий к расщеплению димеров тимина, образовавшихся в ДНК при поглощении УФ-кванта.

Позднее при изучении генетического контроля чувствительности бактерий к УФ-свету и ионизирующим излучениям была обнаружена темновая репарация — свойство клеток ликвидировать повреждения в ДНК без участия видимого света. Механизм темновой репарации облученных УФ-светом бактериальных клеток был предсказан А. П. Говард-Фландерсом и экспериментально подтвержден в 1964 Ф. Ханавальтом и Д. Петиджоном (США). Было показано, что у бактерий после облучения происходит вырезание поврежденных участков ДНК с измененными нуклеотидами и ресинтез ДНК в образовавшихся пробелах.

Системы репарации существуют не только у микроорганизмов, но также в клеткахживотных и человека, у которых они изучаются на культурах тканей. Известен наследственный недуг человека — пигментная ксеродерма, при котором нарушена репарация.

Источники повреждения ДНК

Ультрафиолетовое излучение

Радиация

Химические вещества

Ошибки репликации ДНК

Апуринизация — отщепление азотистых оснований от сахарофосфатного остова

Дезаминирование — отщепление аминогруппы от азотистого основания

Основные типы повреждения ДНК

1. Повреждение одиночных нуклеотидов

2. Повреждение пары нуклеотидов

3. Разрыв цепи ДНК

4. Образование поперечных сшивок между основаниями одной цепи или разных цепей ДНК

ДНК-лигаза, осуществляющая репарацию ДНК

Устройство системы репарации

Каждая из систем репарации включает следующие компоненты:

ДНК-хеликаза — фермент, «узнающий» химически изменённые участки в цепи и осуществляющий разрыв цепи вблизи от повреждения;

экзонуклеаза — фермент, удаляющий повреждённый участок;

ДНК-полимераза — фермент, синтезирующий соответствующий участок цепиДНК взамен удалённого;

ДНК-лигаза — фермент, замыкающий последнюю связь в полимерной цепи и тем самым восстанавливающий её непрерывность.

Типы репарации

У бактерий имеются по крайней мере 3 ферментные системы, ведущие репарацию — прямая, эксцизионная и пострепликативная. У эукариот к ним добавляется еще Mismatch и SOS-репарация.

Прямая репарация — наиболее простой путь устранения повреждений в ДНК, в котором обычно задействованы специфические ферменты, способные быстро (как правило, в одну стадию) устранять соответствующее повреждение, восстанавливая исходную структуру нуклеотидов. Так действует, например, O6-метилгуанин-ДНК-метилтрансфераза, которая снимает метильную группу с азотистого основания на один из собственных остатковцистеина.

Эксцизионная репарация (англ. excision — вырезание) включает удаление повреждённых азотистых оснований из ДНК и последующее восстановление нормальной структуры молекулы. Эксцизионная репарация (excision repair): процесс с участием ферментативной системы, которая удаляет короткую однонитевую последовательность двунитевой ДНК , содержащей ошибочно спаренные или поврежденные основания , и замещает их путем синтеза последовательности, комплементарнойоставшейся нити. 

Эксцизионная репарация является наиболее распространенным способом репарации модифицированных оснований ДНК. Этот тип репарации базируется на распознавании модифицированного основания различными гликозилазами, расщепляющими N-гликозидную связь этого основания с сахарофосфатным остовом молекулы ДНК. При этом существуют гликозилазы, специфически распознающие присутствие в ДНК определенных модифицированных оснований (оксиметилурацила, гипоксантина, 5-метилурацила, 3-метиладенина, 7-метилгуанина и т.д.). Для многих гликозилаз к настоящему времени описан полиморфизм, связанный с заменой одного из нуклеотидов в кодирующей последовательности гена. Для ряда изоформ этих ферментов была установлена ассоциация с повышенным риском возникновения онкологических заболеваний [ Chen, 2003 ].

Пострепликативная репарация

Tип репарации, имеющей место в тех случаях, когда процесс эксцизионной репарации недостаточен для полного исправления повреждения: после репликации с образованием ДНК, содержащей поврежденные участки, образуются одноцепочечные бреши, заполняемые в процессе гомологичной рекомбинации при помощи белка RecA

Пострепликативная репарация была открыта в клетках E.Coli, не способных выщеплять тиминовые димеры. Это единственный тип репарации, не имеющий этапа узнавания повреждения.

Полагают, что от 80 % до 90 % всех раковых заболеваний связаны с отсутствием репарации ДНК.

Повреждение ДНК под воздействием факторов окружающей среды, а также нормальных метаболических процессов, происходящих в клетке, происходит с частотой от нескольких сотен до 1000 случаев в каждой клетке, каждый час.

Вопросы:

1. Репарация 

2. Однонитевое и двунитевое повреждения ДНК

3. Источники повреждения ДНК

4. Апуринизация 

5. Дезаминирование

6. Основные типы повреждения ДНК

7. Типы репарации

8. Прямая репарация 

9. Эксцизионная репарация

10. Пострепликативная репарация

ТОО «Есикский медицинский колледж» г.Есик