50. 21.Получение гибридных соматических клеток, их особенности, применение гибридных соматических клеток для картирования генов у человека.

Гибридизация соматических клеток основана на слиянии совместно культивируемых клеток разных типов, образующих гибридные клетки со свойствами обоих родительских видов. Используются клетки от разных людей, а также от человека и других животных (мыши, крысы, морской свинки, обезьяны и т.д.). Гибридные клетки, содержащие два полных генома, при делении обычно «теряют» хромосомы одного из видов. Например, в гибридных клетках «человек — мышь» постепенно утрачиваются все хромосомы человека. Можно получать клетки с желаемым набором хромосом, что дает возможность изучать сцепление генов и их локализацию в определенных хромосомах. Можно изучать механизмы первичного действия и взаимодействия генов, регуляцию генной активности. Они позволяют судить о генной активности. Это позволяет судить о генетической гетерогенности наследственных болезней, изучать их патогенез.

В 1960 г. Дж. Барски обнаружил, что клетки двух разных видов могут сливаться в культуре, образуя гибридную клетку. Спонтанно такое слияние происходит редко, но если в культуру добавить вещество, способствующее образованию цитоплазматических мостиков (вирус Синдая), то гибридизация происходит чаще.

Синкарион содержит полный набор хромосом, но в дальнейшем хромосомы мыши полностью сохраняются, а хромосомы человека выбрасываются. Через 30 делений в культуре остаются клетки с наборами (40+1) – (40+15).

Здесь работают оба генома, таким образом, можно, сравнивая синтезируемые белки, отличить мышиные от человеческих. Таким образом, мы имеем клетки (40+1), (40+2), (40+3) и т.д. Если каждую из этих культур проанализировать, т.е. какие белки человека в ней синтезируются, то следующим шагом будет нахождение расположения этих генов в хромосоме. Чаще используют клоны.

51. Картирование генов с использованием морфологических нарушений хромосом (транслокаций и делеций).

http://www.left1990.narod.ru/

пункт 22

52. Картирование генов у человека: метод ДНК-зондов.

http://www.left1990.narod.ru/

Пункт 23

52. Впервые в 1888-1901 годах сразу несколько немецких ученых: Флеминг, Вальдайер, Страсбургер описывают фазы митоза у растительной и животиной клеток. До этого Шлейден и Шванн впервые произнесли: 'Каждая клетка происходит из другой". Эти ученые считали, что клетка делится перетяжкой - амитоз или прямое деление клетки. Оно доказано для полиплоидного макронуклеуса у инфузории. Все остальные деления соматических клеток осуществляются путем митоза (митос - нити). В нем выделяют кариокинез и цитокинез. (Карио - ядро, кинезис - движение) Различают две стадии жизни клетки: 1). Интерфаза. В это время происходят основные синтетические процессы в клетке, функционируют гены. 2). Митоз. В организме человека есть клетки, которые дифференцированы и выполняют строго специфические функции. Они специализированы, они находятся в гетеросинтетической интерфазе, так как они работают на весь организм. Активно делящиеся клетки находятся в аутосинтетической интерфазе, так как все пластические вещества, которые они синтезируют, расходуются на деление - стволовые клетки. От них происходят все остальные клетки организма. (В пуповине очень много стволовых клеток. Есть предложения создать банк стволовых клеток). Аутосинтетическая делится на 3 стадии: 1. Пресинтетическая интерфаза G1 2. Синтетическая интерфаза S З. Постисинтетическая интерфаза G2 После чего наступает митоз. В G1 хромосомы представляют собой однохроматидные образования. В каждой хромосоме находится специфически упакованная 2-цепочечная молекула ДНК, причем, есть наличие перетяжки, которая называется центромерой. Внутри неё обнаружено тельце - кинетохор. В G1 клетка готовится к биосинтезу ДНК, для чего накапливает предшественников ДНК- ферменты и энергитические молекулы. В S происходит редупликация ДНК с образованием второй хроматиды. Хромосома имеет 4 нити ДНК. Обе хроматиды сцеплены в области центромеры. Далее наступает постсинтетичсекая стадия, где клетки начинают готовиться к делению. Накапливаются белки, необходимые для построения аппарата деления. Это тубулиновые белки и динеин. А также энергические молекулы, необходимые для движения. Продолжительность различных стадий интерфазы зависти от типа клеток возраста человека, гормонального фона плоидности клетки. Чаще наиболее продолжительная G1, чаще растягивается S, бывает, что клетки долго не вступают S - говорят о G0 стадии и в этом случае наступает дифференцировка клетки, она начинает выполнять специфическую функцию. Огромную роль играет клеточный центр, который располагается около аппарата Гольджи, рядом с ядерной мембраной. Под электронным микроскопом видно, что внутри клеточного центра располагается центриоль. Центриоль имеет вид цилиндра, стенки которого образованы триплетами микротрубочек. При этом различают наружные микротрубочки А-трубочки, следующие вовнутрь - В, внутренние - С. От А-трубочек отходят специальные тяжи, которые связывают микротрубочки друг с другом. Оказалось, что в клеточном центре может быть две центриоли -материнская и дочерняя. Дочерняя направлена перпендикулярно материнской. Центриоли способны расходится к разным полюсам. Образуется межполюсной хроматиновый аппарат деления, который образуется специальными тубулиновыми белками. При этом формирование волокна происходит путем вставок. Кроме межполюсных хромосомных нитей, которые прикрепляются к кинетохорам хромосом, они не доходят до одного полюса. К каждому кинетохору прикрепляется 2 микротрубочки, по 1 от каждого полюса. Видны сателлиты, к которым прикрепляются микротрубочки волокна. Вокруг центриолей видно лучистое сияние - центросфера. Его образует большое количество фибрилл. Митоз состоит из 4 фаз - профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Профаза. Первыми процессами профазы является процесс компактизации хромосом. Чтобы хромосомы нормально разошлись, они должны резко сократиться в размерах. Например, первая хромосома имеет длину 2 см, в конце профазы 10 микрон. Исчезает ядрышко, в котором происходит биосинтез рРНК. Наблюдается исчезновение ядерной оболочки. В этот момент центриоли клеточного центра начинают движение к разным полюсам и между ними натягивается межполюсной ахроматиновый аппарат. Некоторые ученые выделяют прометафазу (промежуточная стадия). Она характеризуется тем, что от центриолей к хромосомам начинают двигаться хромосомные нити и как только нить касается кинетохора - она начинает толкать нить к противоположному полюсу, до того как с противоположного полюса не образуется другая нить, которая также прикрепляется к кинетохорам и толкает их. Это вот толкание - прометафаза. Метафаза. Стадия, когда все хромосомы выстраиваются на экваторе клетки и каждой хромосоме от полюсов прикрепляется нить ахроматинового аппарата. Существую ещё межполюсные нити. Если смотреть в микроскоп, то мы увидим конфигурацию Материнская звезда. Свободные концы хромосом наружу. Метафаза заканчивается тем, что центромерная область хромосомы расщепляется и половины хромосом - хроматиды начинают движение к разным полюсам, при этом движение хромосом определяет особый белок - динеин, который располагается в области кинетохора хромосом. Происходит укорочение хромосомных нитей за счет деполимеризации волокна в области центриолей, то есть тубулиновые вставки начинают разваливаться, удаляются и волокно становится короче, то есть, доказаны 2 фактора, определяющие движение хромосомы: Моторный белок динеин и разборка тубулинового волокна. Однако тонкость этого механизма непонятна. Анафаза. Начинается с расхождения хроматид. И до того момента, когда однохроматидная хромосома достигнет противоположного плюса. Длится 10-15 секунд. Телофаза. Начинается с момента полного отхождения хромосом к полюсам и заканчивается началом формирования дочерних ядер и образованием перегородки между этими ядрами. Это называется цитокинез или цитомия. Когда хромосомы достигнут противоположных полюсов наблюдается явление деспирализации хромосом и образование структур, характерных для интерфазой клетки, например ядрышка, а также энодплазматической сети, так как она исчезает. Цитокинез различен у растительных и животных клеток. У животных происходит впячивание вовнутрь клеточной стенки в виде гантели. У растения же клеточная стенка образуется в центре и движется к границам клетки. Таким образом, благодаря митозу образуется 2 дочерних клетки с идентичным генетическим материалом. В клетке происходит следующий цикл: G1. Диплоидный набор однохроматидных хромосом. Каждая хроматида имеет двуцепочечную ДНК. (2n2с). S. Происходит увеличение количества нитей с 2с до 4с и образование 2 хроматидных хромосом, но остается диплоидный 2n набор. G2. Мы видим 2n4с. Все хромосомы двухроматидны. То же в Профазе и Метафазе. В Анафазе хроматиды расходятся и в Телофазе мы видим, что хромосомы однохроматидны, ДНК - 2с. Благодаря митозу происходит увеличение клеточной массы организма, когда все клетки генетически идентичны. 54. Митоз и его биологическое значение. Проблемы клеточной пролиферации в медицине.

Значение митоза: обеспечивает равномерное распределение хромосом между дочерними клетками.

52. Мейоз и его биологическое значение

Мейоз. Впервые в 1884 Ван Бенеден открыл и описал мейоз, но еще до него немецкий ученый Август Вейсман доказал, что в половых клетках должно происходить уменьшение числа хромосом вдвое, то есть редукция хромосом. Почти сразу после слияния мужской и женской клеток образуется зигота. Происходит поляризация так называемого полового зачатка - когда зигота делится и образуется 2 бластомера, то половой зачаток переходит в одну клетку, поэтому Вейсман указал на то, что имеется принципиальная разница между соматической частью тела и генеративной, половой частью, куда попадает половой зачаток. Из этой части образуются гоноциты половые клетки; примордиальные дифференцированы в женские - оогонии, мужские - сперматогонии. Гонады отчетливо видны у месячного эмбриона, размером около 1 см. В женском организме в яичниках на стадии 3-х месячного эмбриона различается кора и паренхима. В коре происходит интенсивное митотическое деление. В коре овогонии резко увеличиваются в размерах и переходят в овоцит первого порядка. При этом эти клетки вступают в особое мейотическое деление, основная цель которого уменьшить число хромосом вдвое. Если у женщин мейоз начинается в эмбриогенезе, то у мужчин он происходит только при половом созревании. Поэтому естественно, что женский организм наиболее уязвим при страдать будут внуки. Так как будущая женщина матери имеет 400 яйцеклеток, которые дадут следующие поколения. Неблагоприятные факторы могут повлиять на внучатое поколение. В мейозе различают редукционное и эквационное уравнительное деление. Редукционное деление имеет 4 стадии - профазу, метафазу, анафазу, телофазу. К моменту Профазы I каждая хромосома двухроматидна и имеет 4с2n. Профаза делится на 5 фаз: 1. Леитотена 2. Зиготена 3. Пахинема 4. Диплотена 5. Диакинез. Лептонема. Стадия клубка нитей. Хромосомы спирализуются, образуя клубок, который формируется около одной из ядерных стенок. При этом свободные концы ориентированы в направлении клеточного центра. Зигонема. Происходит дальнейшее уплотнение и укорочение хромосом. При этом гомологические хромосомы, то есть хромосомы, которые несут одинаковые ген, одна из которых пришла с отцовской, а другая с материнской, объединяются - происходит конъюгация. Образуется бивалент. Иногда её называют тетрадой, так как здесь 4 хроматиды. В этот момент центриоли начинают движение к разным полюсам - формирование межполюсных нитей. Ядерная оболочка начинает исчезать. Пахинема. Здесь происходит процесс отталкивания хромосом и формирование хиазм - переплетение между хроматидами гомологичных хромосом. Диплонема. Хромосомы начинают ещё дальше отходить друг от друга, а в местах хиазм происходит обмен участками. Хромосомы становятся гибридными - рекомбинация генетического материала - кроссинговер. Диакинез. В диакинезе хромосомы ещё удерживаются друг относительно друга своими концевыми участками. К центромерам хромосом подходят центромерные нити, которые идут от клеточного центра. В отличие от митоза к хромосоме при мейозе прикрепляется 1 нить. Метафаза I. Хромосомы располагаются на экваторе. К каждой двухроматидной хромосоме прикрепляется нить веретена. Анафаза I. Целые хромосомы начинают движение к разным полюсам. Телофаза I - формирование двух дочерних ядер - 1n хромосом, двухроматидных хромосом. Далее идет интеркинез, в котором биосинтеза ДНК не происходит. Эквационное деление. Профаза I. Хромосомы спирализуются, укорачиваются, ядерная оболочка растворяется. Центриоли расходятся к полюсам, натягивается аппарат деления. Метафаза I. Двухроматидные хромосома но экваторе. К центромерам подходят нити. Анафаза. Хроматида движется к полюсам. Телофаза. Здесь формируется 2 ядра. Происходит цитокинез. Различия мейоза и митоза: В мейозе многостадийна Профаза I. Имеется 2 деления. Редукционное и эквационное. В зигонеме Профазы I происходит конъюгация. В Пахинеме происходит процесс образования хиазм, с последующей рекомбинацией генетического материала. В Анафаза I происходит уменьшение числа хромосом с 2n до n-гаплоидный. Образовавшиеся в результате первого деления клетки генетически отличаются друг от друга в связи с перекомбинацией генетического материала. В результате двух следующих делений образуется 4 клетки с гаплоидным набором однохроматидных хроматид.