ВОПРОС №1.

Общая хар-ка живого. Фундаментальные свойства и уровни организации жизни. Биосоциальная сущность человека.

Живое тело-это открытая саморегулирующаяся и самовоспризводящая система, построенная из биополимеров-белков и нуклеиновых кислот.

Св-ва:

1.самовоспризведение

2.структурированность и иерархичность.

3.обмен веществ и энергии.

4.Наследсивенность и изменчивость.

5.рост и развитие.

6.движение.

7.внутренняя регуляция.

8.Раздражимость и возбудимость.

9.Энергетическая открытость

10.Эквифинальность.(закономерное достижение опр.результата)

Автотрофы гетеротрофы

Уровни:

Молекулярный- представлен «биологическими молекулами», основными из которых являются ДНК, три вида РНК и белки, определяющие потоки генетической информации в клетках.Основу жизни «биомолекулы» составляют лишь в клетке. Вне-химические вещества.

Клеточный-представлени одноклеточными животными и растениями, а так же клетками многоклеточных организмов. Сопряжение механизмов передачи ген.инф-ии и превращения в-в в энергии. Начинается собственно жизнь. Сходные по строению и по функции клетки объединят в ткани. Они же формируют органы, объединенные в системы. (Исполнительные и регуляторные функции)

Организменный (онтогенетический) - организмы представляют собой интегрированные единицы жизни. В онтогенезе орг-мы реализуют наследственную инфор-ию в биолог.структуры и явл. Материалом для эволюции..

Популяционно-видовой- совокупность организмов одного вида ,населяющих одну территорию и свободно скрещивающихся между собой –популяция. Вид. Эволюционные факторы вызывают изменения генофонда популяций новый вид.

Биогеоценотический- вид находится в сообществе с другими видами и населяет территорию с конкретными абиотическими хар-ами, вместе биогеоценозы.

Биосферный - комплекс биогеоценозов биосфера. Объединены вещественные энергетические круговороты

Развитие жизни привело к появлению человека, содерж. В себе социальное и биологическое. Биологическое—проявляется в условиях определяющего действия законов общественного развития. Биологические процессы с необходимостью совершаться в организме человека, и им принадлежит фундаментальная роль в опр-ии важнейших сторон жизнеобеспеч. развития. Гнеофонды популяции людей изм. в результате мутаций, комбинативной изм-ти дрефа генов и д.р. но благодаря действию в соц. сфере естественный отбор утратил ф-ию-видообразование. Исключается возможность появления новых видов-Человек.

ВОПРОС №2.

Принципы структурно-функциональной организации клетки. Сравнительная хар-ка про - и эукариот.

Клетка - представляет собой обособленную наименьшую структуру, которой присуща вся совокупность живого. Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм-одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных.

Клетки

Эукариоты прокариоты

Миксоплазмы

Грибы Животные Растения бактерии сине-зеленые водоросли

Клетка

Цитоплазма Ядро Плазмолемма

ВОПРОС №3.

Стрение учебного светового микроскопа и правила работы с ним.

Микроскоп

Механическая Оптическая Осветительная

Штатив окуляр зеркало

Предметный объектив конденсатор

столик диафрагма

макро- и мик-

ро-метрические

Правила работы:

1.штатив к себе, предметный столик от себя.

2. Поставить в рабочее положение объектив малого увеличения. Изучение любого объекта начинается с малого увеличения.

3. Поднимите с помощью макрометического винта объектив над столиком на высоту 0,5 см. Откройте диафрагму и немного приподнимите конденсатор.

4.Глядя в окуляр левым глазом вращайте зеркало в разных направлениях до тех пор, пока в поле зрения не будет освещено ярко и равномерно.

5. Положите на предметный столик препарат покровным стеклом вверх.

6. Затем, под контролем зрения медленно опустите тубус, чтобы объектив находился на расстоянии 2 мл. От препарата.

7. Смотрите в окуляр и одновременно медленно поднимайте тубус с помощью револьвера до тех пор, пока не появится изображение в объективе.

ВОПРОС №4.

4.Клеточная теория, вклад Р. Вихрова и его критиков в развитие клеточной теории.

Клеточная теория:

• Клетка является наименьшей единицей живого.

• Клетки разных организмов сходны по своему строению.

• Размножение организма происходит путем деления исходной клетки.

• Многоклеточные организмы представляют собой комплекс клеток и их производных, интегрированных в системы тканей и органов, связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

В 1858 г. немецкий патолог Р. Вихров (18921-1902) опубликовал свой основной труд «Целлюлярная патология». Произведение оказало влияние на дальнейшее развитие учения о клетке. До Вихрова-основу всех болезненных процессов видели в изменении состава жидкостей и борьбе не материальных сил организма. Вихров показал связь патологического процесса в организме с морфологическими структурами, с определенными изменениями в строении клеток.

Вихровскую концепцию критиковали русские естествоиспытатели и клиницисты И.М. Сеченов, С.П.Боткин и И.П.Павлов. Сеченов уже в 1860 г. отметил, что Вирхов изучает организм оторвано от среды, а органы- от организма. Русские клиницисты и физиологи своими исследованиями показали, что организм-это единое целое и что интеграция его частей осуществляется в первую очередь нервной системой. Павлов установил ведшую координационную роль центральной нервной системы в организме. Оказалось, что обмен веществ, питание органов и клеток находятся также под контролем нервной системы.

Оценивая «Целлюлярную патологию» Вирхова в целом, следует отметить, что она явилась важной вехой в истории биологии и медицины и легла в основу современных представлений о клеточном строении организма.

ВОПРОС №5.

Химический состав и строение биологических мембран.

Химический состав мембраны

Белки: Липиды: Углеводы:

Интегральные фосфолипиды сиаловые кислоты

Полуинтегральные гликолипиды глюкоза

Поверхностные холестерин галактоза

Примембранные ацетилгалактозамин

ВОПРОС №6.

Структурная и функциональная организация рибосомы.

Рибосомы-органеллы клетки, на которых происходит синтез белков. Открыты с помощью электронного микроскопа Дж. Паладе. Это субмикроскопические органеллы диаметром 14-35 нм., характерные для клеток всех организмов, начиная от бактерий и кончая человеком. В каждой клетке их содержится по нескольку тысяч. Рибосомы могут быть как ядерного так и пластидного и митохондриального происхождения. У эукариот они более крупные-80S, у прокариот, митохондрий и пластид-70S. Большая часть рибосом образуется в ядрышке ядра в виде субъединиц, и затем переходит в цитоплазму, где находится в свободном состоянии. Большая субъединица состоит из 3-х молекул рРНК и 34 молекул белка, малая - из одной молекулы рРНК и 21 молекулы белка. Мембран в рибосомах нет. На рибосомах, свободно расположенных в цитоплазме, синтезируются строительные белки, необходимые для внутреннего потребления клетки; на рибосомах шероховатой ЭПС синтезируются белки, выходящие за пределы клеток или не покидающие пределы мембранных структур (секреты пищеварительных желез, расщепляющих ферменты; белки-антитела, гемоглобин), так как белковые молекулы непосредственно погружаются в каналы и цистерны ЭПС, где из них образуются сложные молекулы, транспортирующиеся в нужном направлении. Рибосомы митохондрий и пластид синтезируют собственные белки для нужд органелл.

ВОПРОС №7

Клеточное ядро-хранитель наследственной информации. Сравнительная хар-ка эу - и гетерохроматина.

Ядро обеспечивает хранение, поддержание и реализацию наследственной информации. Основными структурными единицами ядра являются:

1.оболочка (двумембранная)

2.ядрышко

3. кариоплазма

4. хроматин (хромосомы)

Ядерные мембраны отделяют содержимое ядра от цитоплазмы, и их контакт происходит только через поры. Ядрышко осуществляет сборку рибосом. Кариоплазма (кариолимфа) является внутренней средой ядра и по своей функции аналогична гиалоплазме. Хроматин представляет собой основной компонент ядра и определяет его главные функции.

Цитологически различают гетерохроматин и эухроматин. Гетерохроматическими называют участки, находящиеся в плотноупакованном, конденсированном состоянии. В препаратах для световой микроскопии гетерохроматин окрашен более интенсивно, чем эухроматин. Гетерохроматин подразделяется на 2 фракции: констутитвный гетерохроматин и факультативный.

ХРОМАТИН

Гетерохроматин		Эухроматин
Конститутивный	Факультативный
1.во время интерфазы всегда остается конденсированным	1. во времЯ интерфазы может оставаться конденсированным	1. во время интерфазы конденсирован
2.реплицируется в позднюю S-фазу.	2. реплицируется в позднюю S-фазу.	2.реплицируется в раннюю S-фазу.
3.скорость репликации выше, чем у эухроматина	3. скорость репликации выше чем у эухроматина.	3. скорость репликации ниже чем у гетерохроматина.
4. ассоциирован с небольшим количеством кислых белков	4. ассоциирован с небольшим количеством кислых белков.	4. ассоциирован с большим числов кислых белков, чем у гетерохроматина.
5. не осуществляет транскрипции	5.не осуществляет транскрипции	5. активно транскрибируется.
6. имеет большое количество повтор. Нуклеотидов(сателитная ДНК)		6. имеет небольшое количество саттелитной ДНК.

ВОПРОС №8.

Химический состав и структура молекулы ДНК.

Дезоксирибонуклеиновая кислота несет основную функциональную нагрузку в составе хроматина. Она имеет первичную вторичную и третичную структуру. Первичная структура(1.Представлена последовательностью нуклеотидов в одной линейной цепи. Вторичная структура представлена двумя Комплиментарными ,анти параллельными цепями. Третичная структура (3) образуется в результате скручивания в пространстве двух комплиментарных цепей в спираль.

Нуклеотиды ДНК сконструированы на основе дезоксиребозы, к первому углеродному атому, который, присоединено азотистое основание, а к пятому - остаток ортофосфорной кислоты.

Полинуклеотидная цепочка образуется с помощью фосфодиэфирных мостиков связывающих С3 – гидроксильную группу одного нуклеотида и С5 – гидроксильную группу второго нуклеотида.

Две полинуклеотидные цепи соединяются между собой водородными связями, образующимися между азотистыми основаниями по принципу комплиментарности. Напротив аденина всегда стоит темин,а напротив гуанина – цитозин. Две комплементарные цепи ДНК являются антипаралельными.

ВОПРОС №9

9.Современные представления о структуре генов про- и эукариот. Функциональная классификация генов.

Структура гена прокариот. Ген-участок молекулы ДНК, который определяет синтез полипептида (простейших видов РНК). У прокариот ген: промотор, структурная часть, терминатор. Промотор- участок гена, присоединяющий фермент для транскрипции (РНК - полимераза). Заканчивается точкой - «старт-сигнал». Во всех промоторах универсальная последованность нуклеотидов (за 8-10 нуклеотидов до «старт - сигнала»). Оператор - часть промотора, к которому присоединяются регуляторные белки, запрещающие или облегчающие транскрипцию. Структурная часть - кодируется информация о полипептиде. У прокариот - промотор и полипептид. Терминатор-информация о прекращении работы.

ВОПРОС №10

10.Химичекий состав и строение структуры хромосомы. Динамика её структуры в клеточном цикле.

Хромосомы-структуры ядра, интенсивно окрашивающиеся и хорошо заметные во время деления клеток. В период между делением клеток (в интерфазе) хромосомы не видны. Хромосомы могут пребывать в 2 состояниях: спирализованные – короткие и плотные, хорошо видные в световой микроскоп; деспирализованные (раскрученные) - длинные и тонкие (хроматин). В хромосомах различают первичную перетяжку (кинетохор) и плечи. Месторасположение центромеры обуславливает форму хромосомы. Если на хромосоме есть глубокие вторичные перетяжки, образуются отделяемые ими участки-спутники. В плечах хромосом видны участки более толстые и более интенсивно окрашенные - хромомеры, чередующиеся с межхромомерными нитями. Мельчайшими структурными компонентами хромосомы явл. нуклеопротеидные микрофибриллы, видимые лишь в электронный микроскоп. Нуклеопротеид-соединение белков с нуклеиновыми кислотами, в данном случае с ДНК. Лежащие вдоль хромосомы микрофибриллы спирально закручены и обр. пару или несколько пар нитей- хромонем.

ВОПРОС №11.

11.Кариотип как видовая характеристика. Правила кариотипа. Денверская классификацияхромосом человека.

Кариотипом называют диплоидный набор хромосом клетки, характиризуешся их числом, велечиной и формой. Термин введен в 1924 г. Отечествыным цитологом Левицким. Свойства криотипа соответствуют четырем эмпирическим(правилам).

Правила кариотипа:1)Постояноство2)Парности.3)Индивидуальности.4)Непрерывности.

Число хромосом в клетках определеного вида всегда неизмено. Число хромосом – видовой признак. Это особенность известна как правило постоянства числа хромсом. В соматических клетках представителей любого биологического вида число хромосом четное, по скольку хромосомы состовляют пары. Парные хромосомы называются гамологичными. Они совпадают по величине, в форме, другим деталям строения, порядку расположения наследственого матереила и его количество особеностям дифференцального окрашивания. Это правило справедливо для всех аутосом и геторосом гомогаметного пола. Половые хромосомы гетерогаметного пола не совпадают по всем деталям строения и на борй генов. Не гомологочиные хромосомы всегда имеют морфологические и функциональные отличия. Следавательно, каждая пара хромосом характеризуется своими особеностями. В этом выражается правило индивидуальности хромосом.При деление клеток число хромосом и их инливидуальность передается от одного поколения к другому в этом выражается правило непрерывности.

Первая международная (Денверская) класификация хромосом человека была создана в 1960. Согласно этой систематике учитываются линейные размеры аутосом и положения первичной претяжки. Самая крупная хромосома имеет №1, а самая мелкая - №22. Дополнительными критериями являются наличие вторичных перетяжек и сателитов. Согласно Денверской класификации хромосомы образуют семь групп(АВСDEFG). Гетеросомы выделяют отдельно.

Группа	Характеристика
A	1 и 3 – крупные метацентричиские, 2 – самая крупная субметацентрическая.
B	Крупные субметацентрические.
C	Средние субметацентрические.
D	Средние акроцентрические.
E	Мелкие субметацентрические.
F	Мелкие метацентрические.
G	Самые мелкие акроцентрические.

На практике идентификация хромосом по указаным признакам имеет большие трудности фактически удается определить, к какой группе принадлежит та или иная хромосома, но ее конкрентный номер обычно не поддается идентификации. Дальнейшие развитие классификация хромосом получило благодаря работам шведского генетика Касперссона, который к 1970 году разработал методику диференциального окрашивания хромосом с помощью флуоресцентых краситилей. В 1971 его работы были положены в основу парижской стандартизации хромосом человека.

Касперссон показал, что после обработки акрихин – ипритом, каждая хромосома не дает равномерного свечения. В хромосомах выделяют сильно флуоресцирующие участки, соответствующие гетерохроматиновым участкам и не флуоресцирующие зоны. Чередование светящихсч и не светящихся фрагментов у каждой пары хромосом строго специфично. Сегодня разработано несколько методов выявления структурной неоднородности хромосом человека. Их сравнительный анализ показал, что одна и та же зона ыв хромосоме может быть светлой – неокрашенной , но порядок расположения дисков идентичен при всех методах окраски. Следовыательно, расположение дисков имеет закономерный характер, специфичный для каждой хромосомы.

ВОПРОС №12

12.Основные этапы обмена веществ в животной клетке.

Обмен веществ в клетке

Катаболизм анаболизм

миксотрофные

аэробные анаэробные гетеротрофные аутотрофные

факультативные облигатные фотосинтезирующие хемосинтезирующие

Катаболизм:

• Бескислородный. Расщепление макромолекул на простые субъединицы. (Происходит в ЖКТ). Разрушаются пищеварительными ферментами. Выделяется только тепловая энергия.

• гликолиз. Расщепление простых субъединиц на Ацетил-СоА, сопровождающийся образованием ограниченного кол-ва АТФ и NADH. В цитоплазме клеток и обеспечивает небольшие кол-ва метаболической энергии. Расщеплению подвергается глюкоза.

• Кмслородный=При полном окислении Ацетил-СоА до Н2О и СО2 и образуется большое кол-во NADH, что обеспечивает синтез большого кол-ва АТФ в дыхательной цепи митохондрий, образование основного кол-ва АТФ на кристах митохондрий

Белки - в желудке, под действием желудочного сока.

Полисахариды-в ротовой полости, под действием слюнных желез.

Липиды-в 12-типерстной кишке, под действием желчного сока.

Анаболизм

• Синтез промежуточных соединений из низкомолекулярных в-в (органических кислот, альдегидов)

• Синтез из промежуточных соединений – аминокислот, жирных кислот, моносахаридов.

• Синтез из макромолекул белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, жиров.

Идет с поглощением энергии и участием ферментов.

ВОПРОС № 13.

13.Виды трансмембранного транспорта. Перенос воды через мембрану: влияние гипертонических, изотонических и гипотонических растворов на состояние клеток.

Одной из важнейших функций плазмолеммы является транспортная функция. К основным видам относят пассивный транспорт-диффузия (по градиенту концентрации, без затрат энергии), активный транспорт (против градиента концентрации и с затратой энергии) и везикулярный транспорт (транспорт в мембранной упаковке, осуществляется с затратой энергии). Путем диффузии в клетку (и из клетки) проникают, например: неорганические ионы, мелкие органические молекулы и вода. Транспорт воды через плазмолемму протекает по закону осмоса, т.е. переход из области меньшей концентрации солей в область их большей концентрации.

Все растворы можно разделить на 3 группы:1.изотонические – растворы, концентрация которых равна концентрации солей в цитоплазме, т.е. меньше 0,9%; 2.Гипотонические-растворы, концентрация которых меньше концентрации солей в цитоплазме, т.е. меньше 0,9%; 3. Гипертонические - растворы, концентрация которых выше, чем в клетке. При помещении клетки в изотонический раствор кол-во воды в клетке не меняется. В гипотоническом растворе вода из раствора переходит в клетку. Гипертонические растворы, напротив, поглощают воду из клеток.

ВОПРОС №14

14. Образование энергии в животной клетке и ее утилизация.

Небольшие количества АТФ образуется в клетках входе гликолиза и реакций цикла Кребса. Основные энергетические потребности клетки удовлетворяются благодаря синтезу АТФ в ходе окислительного фосфорилирования в элетронтранспотной цепи митохондрий. При этом поставщиком энергии служат ионы водорода, образующиеся при катоболизмев основном углеводов и жиров. И транспортируемые на кристы митохондрий никотинамидадеминдинуклеотидом(НАДН) и флавинадениндинуклеотидом(ФАДН).

В ходе катаболических реакций все пищевые продукты подвержены разложению до углекислого газа и воды. В процессе катаболизма образуется АТФ. В клетке она расходуется на 3 основных вида работы: 1) механическую работу (биение жгутиков, мышечное сокращение и.т.д.); 2) транспорт веществ через мембраны . 3) обеспечение анаболических реакций (биосинтез)

Анаболизм и катаболизм в клетке неразрывно взаимосвязаны. Биосинтез макромолекул обеспечивается обращением основных реакций катаболизма. Однако некоторые звенья требуют больших затрат энергии и осуществления дополнительных биохимических реакций. Исходным материалом для синтеза макромолекул, характерных для клетки, могут служить как мономеры (аминокислоты, моносахара, глицерин и жирные кислоты), так и компоненты цикла Кребса.

ВОПРОС №15.

15.Механизмы репликации ДНК.

Азотистое основание одной нити ДНК связано «водородным» мостиком с основание другой, причем так, что аденин может быть связан, только с тимином, а цитозин, только с гуанином. Они комплиментарны друг другу. Отсюда следует, что порядок расположения оснований одной цепи определяет их порядок в другой. Отсюда следуют, что расположение оснований одной цепи определяет их порядок в другой. Именно на этом основано свойство ДНК, объясняющее ее важную биологическую роль: способность к самовоспроизведению, т.е. репликации. Репликация ДНК происходит под действием фермента полимеразы. При этом комплиментарные цепи молекул ДНК раскручиваются и расходятся. Затем каждая из них начинает синтезировать новую. Поскольку каждое из оснований в нуклеотидах может присоединить другой нуклеотид только строго определенного строения, происходит точное воспроизведение материнской молекулы. Образуются 2 идентичные биоспирали, в каждой из которых одна цепочка – прежняя, другая - новая. Такой способ синтеза получил названия полу консервативного. Подтверждение экспериментом с использованием меченых атомов.

К инициаторному белку присоединяется ДНК- геликаза, которая разрывает водородные связи между комплементарными цепями ДНК и образует репликационную вилку. Поддерживают структуру репликационной вилки дестабилизирующие белки.

Далее праймаза синтезирует короткие фрагменты РНК, которые ДНК- полимераза –использует как затравку (праймер) для синтеза дочерних цепей ДНК.

Цепи ДНК антипарраллельны. Поэтому учитывая, что ДНК- полимераза может вести синтез ДНК только от 5 к 3 концу, синтез лидирующей цкпи осуществляется непрерывно (на ней образуется одна молекула РНК-завтрака), а синтез отстающей цепи идет короткими фрагментами назад( фрагментами Оказки). На отстающей цепи синтезируется множество РНК- затравок.

В дальнейшем праймеры вырезаются ферментом ДНК- лигазой и на их место вшиваются дезоксирибонуклеотиды.

При образовании репликационной вилки участок ДНК впереди вилки сильно закручивается и спутывается. Это напряжение ДНК нимается ферментом ДНК- топоизомеразой, который работает по принципу «ножниц и клея».

ВОПРОС №16.

16. Механизмы транскрипции. Посттранскрипционные изменения наследственного материала.

Процесс переписывания информации с молекулы ДНК на молекулу про-иРНК называется транскрипция. Синтез молекул про-иРНК осуществляется под действием специального фермента РНК-Полимеразы. Этот фермент передвигается вдоль молекулы ДНК от одного конца к другому, удерживая на себе нуклеотиды и растущую про-иРНК, Последовательность оснований в образующейся молекуле про-иРНК точно отражает порядок чередования оснований в ДНК. Однако молекула про-иРНК гораздо крупнее зрелой иРНК.

В процессе созревания иРНК и бактерий происходит отщепление концов молекул, а у эукариот и некоторых вирусов, паразитирующих у животных, все сложней. иРНК содержит в себе ряд инертных участков (интронов). В процессе созревания иРНК специальные ферменты вырезают интроны и сшивают оставшиеся участки. В процессе созревания иРНК специальные ферменты вырезают интроны и сшивают оставшиеся участки. Поэтому последовательность нуклеотидов в созревшей иРНК не является полностью комплиментарной нуклеотидам ДНК. В иРНК рядом могут стоять нуклеотиды, комплиментарные которым нуклеотиды в ДНК находятся друг от друга на значительном расстоянии. Процессы связанные с созреванием иРНК, называются процессингом. Осуществляются в ядре во время перехода иРНК из ядра в цитоплазму.

ВОПРОС №17.

17.Биосинтез белка: цитоплазматические и рибосомные события инициации.

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, комплиментарный рРНК малой субъединицы рибосомы и специфически узнаваемый ею. Рядом с ним располагается инициирующий стартовый кодон АУГ, шифрующий аминокислоту метионин. Малая скбчастица рибосомы соединяется с мРНК таким образом, что стартовый кодон АУГ располагается в области, соответствующей П-участку. При этом только инициирующая тРНК, несущая метионин, способная занять место в недостроенном П-участку малой субчастицы и комплиментарного соединения со старт-кодоном. После описанного события происходит объединение большой и малой субчастиц рибосомы с образованием ее пептидильного и аминоацильного участков. К концу фазы инициации П-участок занят аминоацил – тРНК, связанной с метионином, тогда как в А- участке рибосомы располагается следующий за стартовым кодоном.

Описанные процессы инициации трансляции кактализируются особыми белками – факторами инициации, которые подвижно связаны с малой суючастицей рибосомы. По завершении фазы инициации и образования комплекса рибосома - м РНК - инициирующая аминоацил – тРНК эти факторы отделяются от рибосомы.

ВОПРОС №18.

18.Биосинтез белка: стадии элонгации и терминации трансляции.

Фаза инициации: Аминокислоты доставляются в рибосомы различными тРНК, которых в клетке несколько десятков. Молекулы тРНК способны выполнять эту функцию потому, что имеют 2 активных центра. К одному из них прикрепляются молекулы аминокислоты. Прикрепление осуществляется с участием АТФ особыми ферментами (белками - синтетазами), число которых около 20 ( как и аминокислот). В результате соединения аминокислот и тРНК образуется комплекс аминоацил-тРНК; аминокислоты при этом активируются. Процесс узнавания аминокислот тРНК получил название рекогниции. Второй активный центр в аминоацил-тРНК состоит из 3 нуклеотидов и называется антикодоном. Антикодон может взаимодействовать с комплиментарным кодоном на молекуле иРНК и передавать соответствующую аминокислоту для синтеза белка. Следовательно, тРНК осуществляет считывание информации с иРНК.

Внутри рибосомы в каждый данный момент находится всего два триплета иРНК. Рибосома движется относительно иРНК только в одном направлении, перемещаясь на один триплет. Синтез белковой молекулы происходит в большой субъединице, где против большого субъединице, где против одного триплета расположен аминоацильный центр, а против другого – пептидильный (участок, где формируются пептидные связи).

Молекула тРНК, несущая первую аминокислоту белковой молекулы, присоединяется к комплиментарному ей кодону против аминоацильного центра(первый кодон занят инициирующей синтез группой. Рибосома перемещается на один триплет вперед, и тРНК- в пептидильный центр. К новому кодону рибосомы присоединяется новая тРНК, несущая вторую аминокислоту; она занимает аминоацильный центр. Затем между аминокислотами возникает пептидная связь и образуется дипептид. Одновременно разрушается связь между первой аминокислотой и ее тРНК, которая удаляется, а дипептид становится связанным только со второй тРНК. Рибосома еще на один триплет. Комплекс вторая тРНК-дипептид перемещается в пептидильный центр, а новый кодон занимает третья тРНК, связанная с третьей аминокислотой. Между второй и третьей аминокислотой образуется пептидная связь. Образовавшийся трипептид теряет связь со второй тРНК и оказывается соединенным только с третьей тРНК. Вторая тРНК удаляется, рибосома перемещается вперед, и третья тРНК с полипептидом занимает пептидильный центр. Это происходит до тех пор, пока путем последовательного присоединения аминокислот не будет построена вся полипептидная цепь.

ВОПРОС №19

19. Регуляция экспрессии генов.

Большая часть генома клеток многоклеточных организмов находится в неактивном(репрессированном ) состоянии. Активно функционируют лишь 7-10% генов. Спектр функционирующих генов определяется типом клетки, стадией клеточного цикла и периодом онтогенеза. Все функционирующие гены можно подраздклить на две группы.

ГЕНЫ: 1) Конститутивные - гены определяющие синтез белков общего назначения(рибосомных.гистонов. тубулинов и т. д.). Транскрибирование этих генов определяется присоединением РНК- полимеразы к промоторам и. видимо. Не подчиняется каким либо другим регулирующим воздействиям.

2) Регулируемые - активность этих геновнаходится под контролем различных регулирующих факторов. Основными их них являются регуляторные белки.

РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ : РЕПРЕССОРЫ , АКТИВАТОРЫ(АПОИНДУКТОРЫ).

Регуляторные белки являются продуктами действия генов- регуляторов. Связываясь с определенными участками ДНК способствуют или препятствуют присоединению РНК- полимеразы к промотору. Различают два типа регуляторов.

Репрессоры. При контакте с ДНК занимают часть промотора или располагаются между промотором и сруктурной частью гена. Определяют негативный контроль экспрессии гена.

Активаторы(Апоиндукторы) . При контакте с ДНК занимают область перед промотором (оператор) и облегчают связывание с ним РНК –полимеразы. Определяют позитивный контроль экспрессии гена.

Наряду с генетическими факторами в регуляции экспрессии ионов на стадии транскрипции принимают участие негенетические факторы – эффекторы. К ним относятся вещества небелковой природы. Способные соединяться с белками регуляторами и изменять их сродство к промотору. Среди эффекторов различают коактиваторы(индукторы) и корепрессоры. Индукторы запускают транскрипцию, а корепрессоры препятствуют ее осуществлению.

Механизм действия индукторов состоит в инактивации(блокировании) белков –репрессоров, в результате чего они перестают связываться с промотором или – во взаимодействии с апоиндукторами, что облегчает связывание РНК- полимеразы с промотором.

Корепрессоры или блокируюь апоиндукторы, которые теряют способность связываться с оператором, или активируют репрессоры, находящиеся в неактином состоянии.

ВОПРОС №20

20. репарация как механизм поддержания генетического гомеостаза.

Под действием различных химических и физических агентов, а так же при нормальном биосинтезе ДНК в клетке могут возникнуть повреждения. Клетки обладают механизмами исправления повреждений в нитях ДНК. Способность клеток к исправлению повреждений в молекулах ДНК получила название репарации.

Первоначально способность к репарации была обнаружена у бактерий, подвергшихся воздействию ультрафиолетовых лучей. В результате обучения целостность молекул ДНК нарушается, так как в ней возникают димеры, т.е. сцепленные между собой соседние пиримидиновые основания. Димеры образуются между Т - Т, Т – Ц; Ц –У ; Ц – Ц; Т – У; У – У .

Однако облученные клетки на свету выживают гораздо лучше, чем в темноте. После тщательного анализа причин этого установлено, что в облученных клетках на свету происходит репарация (световая репарация). Она осуществляется специальным ферментом , активирующимся квантами видимого света. Фермент соединяется с поврежденной ДНК, разъединяет возникшие в димерах связи и восстанавливает целостность нити ДНК.

Фотореактивирующий фермент не является видоспецифичным, в качестве фермента в нем имеется цианокобаламин (В12), поглощающий кванты видимого сета и передающий энергию молекуле фермента. Фермент фотореактивации соединяется с ДНК, поврежденной ультрафиолетовыми лучами, образуя стабильный комплекс. На ранних стадиях эволюции живых организмов, когда отсутствовал озоновый слой задерживающий большую часть потока губительных для организмов солнечных ультрафиолетовых лучей фотореактивация играла особенно важную роль.

Позднее была обнаружена темновая репарация, т.е. свойство клеток ликвидировать повреждения в ДНК без участия видимого света.

При световой репарации исправляются повреждения, возникшие только под действием ультрафиолетовых лучей, при темновой - повреждения, появившиеся под влиянием ионизирующей радиации химических веществ и других факторов. Темновая репарация обнаружена как у прокариот так и в клетках эукариот.

Механизм терновой репарации ДНК отличается тем, что не только разрезаются димеры (как при световой), но и вырезаются большие участки молекулы ДНК (до несколько сотен нуклеотидов); видимо, могут удаляться целые гены, после чего происходит комплиментарный матичный синтез с помощью фермента ДНК – полимеразы.

На основании одной из предложенных моделей установлено пять последовательных этапов темновой репарации: 1. «узнавание» повреждения ДНК эндонуклеазой. 2. Действие эндонуклеазы по разрезанию одной цепи молекулы ДНК вблизи повреждения. 3. «вырезание»поврежденного участка и расширение бреши эндонуклеазой. 4. Матричный синтез новой цепи (репаративная репликация). 5.соединение новообразованного участка с нитью ДНК под действием фермента полинуклеотидлигазы.

Открытие процесса репарации показало, что на молекулярном уровне имеется предмутационный период, во время которого может произойти восстановление исходной нормальной структуры молекулы ДНК. Если бы не этот выработавшийся в ходе эволюции процесс, количество мутаций так бы возросло, что препятствовало бы поддержанию гомеостаза и наследственности живых организмов. Не все виды ДНК репарируются, часть их проявляется в виде мутаций. Если репарация не возникает, появляется мутация, что может повлечь гибель клетки.

Способность клеток осуществлять эффективеую репарацию генетического материала может иметь в клеточных механизмах старения.

ВОПРОС №21

21. Клеточный цикл. Основные события интерфазы.

Клеточным циклом называют последовательность событий от образования клетки до ее деления или гибели. Клеточный цикл любой клетки состоит из 2 непрерывных по продолжительности периодов: митоза (или собственно деления) и интерфазы. Во время митоза (М-фаза) наследственный материал клетки делится строго пополам между двумя образующимися молодыми клетками. Интерфаза неоднородна по своим событиям и вне выделяют фазы G1, S, G2. Многие клетки сразу после образования подвергаются специализации и «выпадают» из клеточного цикла в фазу G0. Часть таких клеток (например эритроциты человека) до самой гибли остаются в этой фаз, а некоторые (гепатоциты) могут возвращаться в клеточный цикл.

а) пресинтетический период:

1.накапление РНК и белков, необходимых для образования клеточных структур.

2.Активация синтеза белка

3.Усиленный рост клетки.

4. Восстановление интерфазной ультраструктуры клетки.

Б)синтетический период:

1.репликация ДНК

2. генетический материал удвоен-2n4c

3.удваивается количество гистонов, образуется РНК.

В)постсинтетический период:

1. Активизируется синтез РНК, тубулинов - белков микротрубочек

2.Интенсифицируются процессы образования АТФ.

К концу периода G1 в цитоплазме клеток нарабатывается ASФ, который активируют начало репликации ДНК и исчезает к началу G2 периода. МСФ появляется в цитоплазме к началу митоза и его выработка контролируется белком циклином.

Вопрос 22

22. Митоз: основные события цитоплазматического и хромосомного цикла.

Митоз -сложное деление ядра клетки, биологическое значение которого заключается в точном идентичном распределении дочерних хромосом содержащейся в них генетической информации между ядрами дочерних клеток.

Профаза: 1.конденсация хроматина

2.образование хромосом, состоящих из 2-х хроматид

3.деструктурирование ядрышка

4. расхождение центриолей к полюсам

5.образование веретена деления.

Прометафаза: 1. Дефрагментация ядерной оболочки

2.рост микротрубочек веретена и их прикрепление к кинетохорам хромосом

Метафаза: 1. Образование метафазной пластинки

Анафаза: 1.движение сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки

Телофаза: 1. Деконденсация хромосом

2. Образование ядер и ядерных оболочек

3. Разрушение веретена деления , завершение цитокинеза.

Биологическое значение: поддержание генетической стабильности, механизм моноцитогенного бесполого размножения

Вопрос 23

23. Мейоз и его биологическое значение.

В основе полового размножения лежит слияние генетической информации мужской и женской гамет. Гаметы (половые клетки) вырабатываются в семенниках и яичниках в ходе гаметогенеза. Цитологической основой гаметогенеза является мейотическое деление или просто мейоз. Мейоз состоит из 2-х последовательных делений, которые обозначают как мейоз 1 и мейоз 2. Перед первым делением клетки вступающей в мейоз в S-период интерфазы происходит репликация ДНК (хромосомно - хроматидный набор клетки после этого соответствует формуле 2n4c), перед вторым деление интерфаза выпадает. Оба деления мейоза состоят из профазы, метафазы, анафазы, телофазы и заканчивается цитокинезом.

Профаза 1 :

1.Лептотена:

а) хромосомы, изменив свою интерфазную конфирмацию, переходят в конденсированную форму.

б) каждая хромосома прикрепляется к ядерной мембране с помощью прикрепительного диска.

в) сестринские хроматиды очень тесно сближены и не различимы до поздней профазы.

г) в цитоплазме начинается формирование веретена деления.

2. Зиготена:

а) Синапсис – тесная конъюгация двух гомологов (начинается со сближения концов двух гомологичных хромосом на ядерной мембране)

б) При конъюгации каждый ген одной хромосомы входит в соприкосновение с гомологичным ему геном другой хромосомы. Каждая пара хромосом - бивалент.

3. Пахитена:

а) В продольной щели между гомологичными хромосомами появляются круглые рекомбинативные узелки, которые участвуют в обмене участками хромосом

б) Перекрест между двумя не сестринскими хроматидами (проявляются в виде хиазм)

в) В обмене по одной хроматиде из 2-х спаренных хромосом.

4. Диплотена:

а) разделение конъюгировавших хромосом.

Б) гомологичные хромосомы бивалента несколько отодвигаются друг от друга, но они все еще связаны хиазмами, т.е. местами, где произошел кроссинговер, происходит частичная Деконденсация хромосом, синтез РНК

5. Диакинез:

А)прекращается синтез РНк и хромосомы конденсируются, утолщаются и отделяются от ядерной мембраны.

Б) каждая пара сестринских хроматид соединена центромерой, несестринские хроматиды связаны хиазмами.

В) ядерная оболочка разрушается.

Метафаза 1: Нити веретена деления проникают в ядерное пространство и прикрепляются к центромерам хроматид . Биваленты выстраиваются в экваториальной плоскости, образую метафазную пластинку.

Анафаза 1: Центромеры каждого бивалента еще не делятся, но сестринские хроматиды уже не примыкают одна к другой. Нити веретена тянут гомологичные хромосомы к противоположным полюсам клетки.

Телофаза 1: расхождение гомологов к противополодным полюсам означает завершение первого деления мейоза. Число хромосом в одном наборе стало вдвое меньше, но находящиеся на каждом полюсе хромосомы состоят из 2=х хроматид. Вследствие кроссинговера эти хроматиды генетически неиндентичны. Нити веретена обычно исчезают . параллельно происходит цитокинез.

Профаза 2: Происходит разрушение ядерной мембраны и исчезновение ядрышка, спирализация хромосом, перемещение центриолей к противоположным полюсам клетки и появление нитей веретена.

Метафаза 2: Формируется метафазная пластинка.

Анафаза 2: Нити веретена тянут за собой к противоположным полюсам клетки отделившиеся друг от друга сестринские хроматиды.

Телофаза2: Хромосомы деспирализуются. Нити веретена исчезают. Вокруг каждого ядра, которое содержит теперь гаплоидное число и хромосом и хроматид, вновь образуется ядерная мембрана. В результате последующего цитокинеза формируются 4 дочерние клетки.

Биологическое значение мейоза: с его помощью формируются гаметы, он создает основу для генетической изменчивости.