Вопрос 1:. Гены эукариот

Вопрос 1:

Генетический материал вирусов и фагов можетбыть представлен как ДНК, так и РНК. Нуклеиновые кислоты вирусов могут быть как одноцепочечные, так и двухцепочечные. Молекулы нуклеиновой кислоты вирусов могут иметь линейную или кольцевую форму. Есть вирусы с фрагментированным геномом, состоящим из нескольких молекул нуклеиновой кислоты.

У прокариот наследственный материал представлен единственной кольцевой молекулой ДНК, которая располагается в цитоплазме клетки. Основная масса ДНК прокариот (около 95%) активно транскрибируется в каждый данный момент времени. У прокариот не обнаружено гистонов, обеспечивающих нуклеосомную организацию хроматина эукариот. Молекуле ДНК прокариот присуща укладка в виде петель.

У эукариот в интерфазном ядре наследственный материал представлен хроматином.При переходе клетки к митозу, хроматин приобретает вид окрашенных телец - хромосом. Интерфазную и метафазную формы существования хромосом расценивают как два полярных варианта их структурной организации. Кроме ДНК, хроматин содержит много разных белков, среди которых больше всего гистонов. ы с ДНК в виде субъединиц нуклеосом. Хроматин представлен спирализованными нитями. Выделяют 4 уровня упаковки генетического материала: нуклеосомный, супернуклеосомный, хроматидный, метафазной хромосомы. Нуклеосомный уровень: этот тип организации хроматина обеспечивается объединением двух копий гистоновых белков. Нуклеосомный уровень упаковки хроматина играет как регуляторную, так и структурную роль, обеспечивая плотность упаковки в 6-7 раз. Супернуклеосомный уровень: нуклеосомные цепочки укладываются так, что возникает не хаотичная агрегация, а линейное чередование нуклеотидов вдоль компактизированнной молекулы ДНК. Второй супернуклосомный уровень обеспечивает 40-кратное уплотнение, играя роль инактивирующего гена. Хроматидный уровень: супернуклеосомная нить спирализируется с образованием петель и изгибов, которая в дальнейшем составляет основу хроматиды. Метафазная хромосома: перед началом митоза происходит суперкомпатизация хроматина, в результате чего хромосомы становятся хорошо различимыми. Во время этого перехода у хроматина выделяют эухроматиновые (участки с меньшей плотностью) и гетерохроматиновые участки (участки с большей плотностью). факультативный гетерохроматин. Конститутивный гетерохроматин содержится в околоцентромерных и теломерных участках, обеспечивает поддержание общей структуры ядра; участвует во взаимном узнавании хромосом. Факультативный гетерохроматин информативен ибо содержит гены, может переходить в эухроматин.)

Вопрос 2:

· Строение ДНК. Постулаты Уотсона и Крика. Авторепродукция ДНК.

ДНК - носитель генетической информации, находится в хромосомах ядра клетки, в митохондриях, хлоропластах эукариот, в клетках прокариот, во многих вирусах.

Мономером нуклеиновых кислот является нуклеотид, который состоит из азотистого основания, пентозы и остатка фосфорной кислоты. К первому атому углерода в молекуле пентозы С-1' присоединяется азотистое основание, а к пятому

атому углерода С-5' с помощью эфирной связи - фосфат; у третьего атома углерода С-3' всегда имеется гидроксильная группа - ОН.

Соединение нуклеотидов в макромолекулу нуклеиновой кислоты происходит путем взаимодействия фосфата одного нуклеотида с гидроксилом другого. Между ними устанавливается фосфодиэфирная связь, в результате чего образуется полинуклеотидная цепь. Сборка полинуклеотидной цепи осуществляется при участии фермента полимеразы. Он

обеспечивает присоединение фосфатной группы следующего нуклеотида к гидроксильной группе Начало цепи всегда несет фосфатную группу в положении 5', что позволяет выделить в ней 5'- и 3' - концы. Часть нуклеотида, состоящая из азотистого основания и пентозы, получила название нуклеозида. Азотистые основания бывают пуриновые - аденин и гуанин (А,Г) и пиримидиновые - тимин, цитозин и урацил (Т,Ц,У). ДНК состоит из 2 × 109 и более мононуклеотидов. На основании рентгеноструктурного анализа было показано, что диаметр спирали ДНК составляет 2 нм, длина шага - 3,4 нм. В каждый виток входит 10 пар нуклеотидов.

Основные постулаты Дж.Уотсона, Ф.Крика и М.Уилкинсона (1962) заключаются в следующем.

1) Каждая молекула ДНК состоит из двух длинных антипараллельных полинуклеотидных цепей, образующих двойную спираль, закрученную вокруг центральной оси.

2) Каждый нуклеозид (пентоза + основание без фосфорной кислоты) расположен в плоскости, перпендикулярной оси спирали.

3) Две цепи спирали скреплены водородными связями, образующимися между основаниями разных цепей.

4) Спаривание оснований высокоспецифично, пуриновые основания со- единяются с пиримидиновыми и возможны пары только А:Т и Г:Ц.

5) Последовательность оснований одной цепи может значительно варьировать, но последовательность их в другой цепи должна быть комплементарна ей. Таким образом, последовательность оснований в одной цепи определяет строго комплементарную ей последовательность в другой.

Молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) — это информационные молекулы, в которых закодирована инструкция о функционировании и развитии всех живых существ на Земле, включая большинство вирусов. Наряду с РНК и белками, ДНК является одной из трех основных макромолекул, без которых невозможно существование на планете всех известных форм жизни. Эта инструкция записана в виде последовательности нуклеотидов — отдельных структур (гуанина, аденина, тимина и цитозина), и представляет собой генетическую информацию. Большинство молекул ДНК имеют строение двухцепочной спирали с определённым чередованием нуклеотидов. Почти все организмы содержат ДНК в ядрах клеток, их называют эукариотами. К ним относятся животные, растения, грибы и большинство простейших. У бактерий наследственная информация хранится в цитоплазме.

ДНК способна к удвоению (репликации). При этом молекула ДНК после деспирализации под влиянием фермента ДНК - полимеразы разделяется на две цепи, и каждая из них служит матрицей для синтеза двух комплементарных цепей. В результате образуются две молекулы ДНК, имеющие идентичную молекулярную структуру. Области расхождения полинуклеотидных цепей в зонах репликации называются репликационными вилками. В этих областях при участии фермента ДНК-полимеразы синтезируются ДНК двух новых дочерних молекул.

Фрагмент ДНК от точки начала репликации до точки ее окончания образует единицу репликации - репликон.

Различают три основных вида репликации ДНК: консервативная, полуконсервативная и дисперсная. При консервативной репликации половина дочерних молекул построена полностью из нового материала и половина - полностью из старого; при полуконсервативной и дисперсивной репликации каждая из дочерних молекул строится наполовину из старого материала, наполовину из нового. Однако полуконсервативную и дисперсивную схемы можно различить после репликации дочерних молекул: при полуконсервативной репликации 50% дочерних молекул второго поколения будет состоять наполовину из нового, наполовину из старого материала (как и молекулы первого поколения), а другие 50% - полностью из нового материала; при дисперсивной репликации все молекулы второго поколения будут содержать одну четверть старого материала и три четверти нового

· РНК, ее типы и строение. Синтез РНК, его этапы (первичный транскрипт, процессинг, сплайсинг).

РНК - служит для передачи и реализации генетической информации в клетках прокариот и эукариот. У многих вирусов РНК выполняет функцию первичного носителя генетической информации.

Молекула РНК - одноцепочная, в состав нуклеотидов входят азотистые основания аденин, гуанин, цитозин и вместо тимина - урацил. При петлеобразном складывании отдельные комплементарные участки могут спариваться, образуя спираль. Существует несколько видов РНК: информационная (и-РНК), транспортная (т-РНК) и рибосомная (р-РНК).

Все виды РНК (кроме вирусных) синтезируются на молекуле ДНК путем транскрипции. При этом сначала образуется более длинный предшественник - первичный транскрипт, который затем, благодаря процессингу, превращается в более короткую РНК. При процессинге цепь РНК укорачивается за счет отщепления концевых отрезков или фрагмента из середины цепи и сплайсинга(сращивание гена) оставшихся частей ,также за счет присоединения новых концевых последовательностей нуклеотидов+происходит модификация нуклеотидов.

Вопрос 3:

Хромосомная ДНК состоит из пар азотистых оснований, из которых образуются информативные блоки - гены, расположенные линейно. Ген - функциональная единица ДНК, содержащая информацию для синтеза полипептида или РНК (р-РНК, т-РНК). У всех генов схема строения одинакова. Они состоят из нескольких участков (рис. 20.1). Главным участком любого гена является тот, который содержит информацию о строении молекулы белка или РНК (генного продукта). Это кодирующая часть гена. Остальные участки гена — некодирующие. Они не содержат информации о строении молекул, синтез которых обеспечивает ген. Но они отвечают за работу гена.

Некодирующими участками гена являются промотор и терминатор. Промотор — это участок гена, откуда начинается синтез РНК, терминатор — участок, где этот синтез заканчивается. Кроме того, в состав гена входят регуляторные участки, которые регулируют его работу.

Гены прокариот

У генов прокариот относительно простая структура. Чаще всего каждый из этих генов содержит информацию только об одной структуре — молекуле белка или РНК.

Гены прокариотических организмов часто организованы в оперо-ны. Оперон — структура, состоящая из нескольких структурных генов (рис. 20.2). Он позволяет прокариотам за один раз синтезировать продукты сразу нескольких генов. Структурные гены в опероне расположены друг за другом и на всех — один общий промотор, один общий терминатор и один общий оператор, который регулирует его работу.

Примером оперона может быть лактозный оперон кишечной палочки. Он содержит гены, кодирующие ферменты, необходимые для синтеза углевода лактозы.

Гены эукариот

В отличие от генов прокариот гены эукариотических организмов не образуют оперонов. У каждого из них — свои собственные промотор и терминатор. Кроме того, строение этих генов более сложное. в их составе есть участки ДНК, которые не содержат информации, необходимой для синтеза генного продукта (молекулы белка или РНК). Такие участки называют интронами. Те участки, которые содержат нужную информацию, называют экзонами. Обычно эукариотический ген содержит несколько интронов и экзонов (рис. 20.3).

Важными компонентами эукариотических генов являются регуляторные участки. С помощью этих участков клетка может ускорять или замедлять синтез генных продуктов. Такое строение позволяет эукариотическим организмам очень тонко регулировать работу генов.

Для функционирования генов живых организмов необходимо наличие специальных участков для старта (промотор), регуляции и завершения (терминатор) считывания информации. Гены прокариотических организмов могут объединяться в специальные группы — опероны, у которых есть общие промотор, оператор и терминатор. Гены эукариотических организмов содержат некодирующие (интроны) и кодирующие (экзоны) участки ДНК. Кроме того, у этих генов есть регуляторные участки, которые изменяют скорость их работы.

Между генами находятся спейсеры - неинформативные отрезки ДНК разной длины. Транскрибируемые спейсеры копируются при транскрипции вместе с геном, и их комплементарные копии появляются на иРНК. Нетранскрибируемые спейсеры встречаются между генами гистоновых белков ДНК. Избыточные гены представлены большим числом (до 10⁴) идентичных копий, например, гены для т-РНК, р-РНК, гистонов. В ДНК встречаются последовательности одних и тех же нуклеотидов.Они могут быть умеренно повторяющимися и высоко повторяющимися последовательностями. Умеренно повторяющиеся последовательности достигают 300 пар нуклеотидов с повторениями 10₂ - 10⁴ и представляют чаще всего спейсеры, избыточные гены. Высокоповторяющиеся последовательности (10⁵ - 10⁶) образуют конститутивный гетерохроматин.

Вопрос 4:

Запись генетической информации в виде последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК и иРНК, называется генетическим кодом. Триплет нуклеотидов, кодирующий определенную аминокислоту, называется кодоном.

Кодон — это элементарная функциональная единица гена.

Свойства генетического кода:

- триплетность — одну аминокислоту кодирует три рядом расположенных нуклеотида — кодон (триплет);

- универсальность — у всех организмов один и тот же кодон определяет одну аминокислоту;

- неперекрываемость — один нуклеотид входит в состав только одного триплета;

- вырожденность, или избыточность — одну аминокислоту может

кодировать несколько триплетов (аминокислот — 20, возможных триплетов — 64);

- непрерывность — нет разделительных знаков между кодонами;

- однонаправленность (синтез иРНК происходит в направлении от 5'конца к 3' концу).

- наличие кодонов-терминаторов (обозначают конец биосинтеза белка).

Вопрос 5:

Гистоновые белки играют важную роль в упаковке ДНК. Они стабилизируют структуру хромосомы, участвуют в регуляции работы генов. Кислые белки, входящие в состав хроматина, являются ферментами; они обеспечивают активацию генов, процессы репликации, репарации, транскрипции и трансляции. Ионы металлов определяют плотность расположения нуклеосом в хроматиновой фибрилле.

Нуклеосома состоит из двойной спирали ДНК, обмотанной вокруг специфического комплекса из восьми нуклеосомных гистонов.

Вопрос 6:

Упаковка молекулы ДНК в хромосоме имеет 4 уровня
1. нуклеосомы, нуклеосомная нить
2. соленоидная спираль
3. петли
4. розетки

Известная каждому своим видом двойная спираль ДНК, «намотанная» вокруг комплекса из 4-х пар белковых молекул, образует «бусину» - нуклеосому. Нуклеосомы, связанные между собой участками молекулы ДНК, составляют нить, которая в свою очередь закручена в форме соленоида (это по одной из существующих моделей), один виток — 6 нуклеосом. Эта структура на следующем уровне упаковки образует петли. В таком виде, в форме петель, ДНК присутствует в ядре клетки на этапе роста клетки, синтеза её компонентов, в т. ч. удвоения ДНК.
Однако на разных стадиях жизни клетки конденсация хроматина разная. В период роста клетки хроматин в ядре не конденсирован, компактность его расположения при этом отличается для разных участков хромосомы.
Когда же происходит процесс деления клетки, хроматин всё более уплотняется, и петли, о которых говорилось выше, образуют «розетки», плотно уложенные одна к другой (тоже по одной из существующих моделей), по 18 петель на кольцо. В результате этого хроматин принимает вид конденсированных хромосом, так хорошо известный нам из учебников.

Согласно распространенной точке зрения хроматин представлен спирализованными нитями. Выделяют четыре уровня упаковки генетического материала эукариот: нуклеосомный, супернуклеосомный, хроматидный, метафазной хромосомы .

Нуклеосомный или нуклеосомная нить. Этот уровень организации хроматина обеспечивается объединением двух копий гистоновых белков Н2А, Н2В, НЗ, Н4. Они образует белковые тела, напоминающие по форме шайбу - коры, образованные из восьми молекул (по 2 молекулы каждого вида). Молекула ДНК спирально накручивается на белковые коры.

Нуклеосомный уровень упаковки хроматина играет как регуляторную, так и структурную ро ль, обеспечивая плотность упаковки ДНК в 6-7 раз.

Супернуклеосомный или хроматиновая фибрилла. Дальнейшая компактизация нуклеосомной нити обеспечивается гистоном Н1, который соединяясь с линкерной ДНК и с двумя соседними белковыми телами, сближает их друг с другом . Такая хроматиновая фибрилла, называемая также элементарной .Нуклеосомные цепочки хроматина укладываются так, что возникает линейное чередование нуклеотидов вдоль компактизированной молекулы ДНК.

Второй супернуклеосомный уровень складки хроматина обеспечивает 40-кратное уплотнение ДНК, которая становится практически недоступной для взаимодействия с ферментами.

Хроматидный (петлевой) уровень упаковки хроматина. Супернуклеосомная нить спирализуется с образованием петель и изгибов, которая в дальнейшем составляет основу хроматиды. Их можно увидеть в профазе митоза и при деконденсации хромосом в телофазе.

Метафазная хромосома. Вступление клетки из интерфазы в митоз сопровождается суперкомпатизацией хроматина, в результате чего хромосомы становятся хорошо различимыми.

В зависимости от состояния хроматина выделяют эухроматиновые участки с меньшей плотностью упаковки в неделящихся клетках и потенциально транскрибируемые и гетерохроматиновые участки с компактной организацией и генетической инертностью, поскольку не происходит транскрипции информации. Различают конститутивный и факультативный гетерохроматин.

Конститутивный гетерохроматин содержится в околоцентромерных и теломерных участках хромосом, на протяжении некоторых внутренних фрагментов отдельных хромосом. Полагают, что конститутивный гетерохроматин обеспечивает поддержание общей структуры ядра, прикрепление хроматина к кариолемме, участвует во взаимном узнавании хромосом в мейозе, разделении соседних структурных генов и в процессах регуляции их активности.

Факультативный гетерохроматин информативен, ибо содержит гены и может переходить в эухроматин.

Вопрос 7:

Клетки прокариотического типа имеют особенно малые размеры , у них нет морфологически обособленного ядра, т.к. ядерный материал в виде ДНК не отграничен от цитоплазмы оболочкой. В клетке отсутствует развитая система мембран. Генетический аппарат образован единственной кольцевой хромосомой. Не имеют органоидов,поэтому их ф-ции выполняет цитоплазм. Мембрана/мезосомы. Цианобактерии содержут хроматофоры с фотосинетич. пигментами.

У эукариотов имеется плазмолемма ( клеточная оболочка) образована мембраной покрытой снаружи слоем гликокаликса. В клетке выделяют ядро и цитоплазму. В ядре есть оболочка, ядерный сок, ядрышко , хроматин. Цитоплазма представлена основным веществом( матрикс, гиалоплазма), в котором распределены включения и органеллы. В растительных клетках выделяют еще и хлоропласты.

Вопрос 8:

Микроскопический метод позволяет изучить структуру клетки с помощью микроскопа (светового, фазово-контрастного, люминисцентного, ультрафиолетового, электронного). При световой микроскопии объект рассматривается в лучах видимого света. Для этого используются микроскопы МБР, МБИ, МБС-1, Р-14 и др. Гистологический метод основан на приготовлении микропрепаратов из нативных и фиксированных тканей и органов. Нативный материал замораживается, а фиксированный объект проходит этапы уплотнения, заливки в парафин или целлоидин. Затем из исследуемого материала изготавливают срезы, окрашивают и заключают в канадский бальзам или другие прозрачные среды. Классической окраской для обзорных препаратов является окрашивание гематоксилин-эозином. Гистохимический метод используется для определения в клетках органических и неорганических веществ. В основе этого метода лежит проведение химической реакции на препарате с целью обнаружения биохимических компонентов цитоплазмы. На гистологических и гистохимических препаратах можно провести количественную обработку результатов, используя методы морфометрии и цитофотометрии. Фазово-контрастный микроскопию применяют для изучения живых объектов и неокрашенных препаратов. Люминисцентная – для химического состава клетки. Ультрафиолетовая – используют ультрафиолетовые лучи. Электронная микроскопия применяется для детального изучения структурных компонентов клетки).

Строение микроскопа: основание, тубусодержатель, тубус, предметный столик, клеммы микропрепаратов, винты перемещающие столик, линейки для определения координат, окуляры, револьвер, объектив, макро-микрометрический винт, конденсор, винт конденсора, диафрагма, зеркало, винт смены линз, кнопка включения лампы, регулятор яркости светолампы.

1. Перед началом работы проверить исправность микроскопа, протереть линзы окуляра, объективов, конденсора и зеркало салфеткой. Развинчивать окуляры и объективы запрещено.

2. Микроскоп расположить на рабочем месте слева на ширину ладони от края стола, штативом к себе и предметным столиком от себя.

3. Поднять конденсор и поставить его на уровне предметного стола, открыть диафрагму. 4. Движением револьвера подвести до щелчка под тубус объектив малого увеличения «8х».

5. Вращением макрометрического винта (кремальеры) расположить объектив «8х» на 1 см от предметного столика.

6. Осветить поле зрения, для чего, глядя обоими глазами в бинокуляр, поворачивать зеркало большим и указательным пальцами одной или обеих кистей рук по отношению к источнику света в такое положение, чтобы все поле зрения было освещено источнику света в такое положение, чтобы все поле зрения было освещено равномерно и достаточно интенсивно. Пальцы при этом располагать на боковой поверхности зеркала так, чтобы ими не закрывать само зеркало. Микроскоп с этого момента нельзя перемещать на рабочем месте.

7. Взять препарат из гистологической коробки большим и указательным пальцами за боковые поверхности предметного стекла. Проверить, где лицевая сторона препарата (на лицевой стороне находится покровное стекло). Рассмотреть препарат на свет. Определить место нахождения объекта. Положить препарат на предметный столик микроскопа лицевой стороной вверх так, чтобы сам объект находился в центре отверстия предметного столика.

8. Наблюдая глазом сбоку, опустить макрометрическим винтом объектив малого увеличения на расстояние 0,5 см от препарата, т.е. ниже фокусного.

9. Глядя в окуляр, движением макрометрического винта на себя плавно поднять тубус вверх до появления четкого изображения объекта.

10. С помощью винтов перемещения предметного столика или очень плавных движений пальцев руки объект или интересующую нас часть объекта вывести в центр поля зрения, после чего приступить к изучению препарата и зарисовке его в альбом.

11. По окончании изучения препарата макрометрическим винтом поднять объектив «8х» вверх на 2 - 3 см. Препарат снять с предметного столика и положить в гистологическую коробку.

12. По окончании работы на предметный столик положить салфетку, объектив «8х» опустить вниз на расстояние 0,5 см от предметного столика. Микроскоп накрыть чехлом и поставить на место хранения. При переносе микроскопа в помещении необходимо одной рукой держать микроскоп за штатив, а другой поддерживать зеркало снизу

Вопрос 9:

Основными компонентами клетки являются: ядро, цитоплазма и окружающая их клеточная мембрана – плазмалемма. Но ядро есть только у эукариот.

Ядро – постоянный структурный компонент всех клеток. Играет большую роль в жизнедеятельности и передаче генетической информации.

Состояния ядра : 1) митотическое – во время деления 2) интерфазное - в промежутке между митотическими делениями (обменные процессы протекают наиболее интенсивно)

Формы ядра: 1) шаровидная 2) эллипсовидная

*Ядерно-плазматическое отношение – соотношение объемов ядра и цитоплазмы в клетке. Это один из факторов клеточного деления.

Ядро состоит из кариолеммы (ядерная оболочка), ядерного сока, ядрышка и хроматина.

* Кариолемма - хорошо заметна в электронном микроскопе - образована 2 мембранами (толщина каждой 0,006-0,009 мкм) - *Перинуклеарное пространство – промежуток между ядерными мембранами. Толщина – 0,01-0,02 мкм - наружная мембрана переходит в мембраны ЭПС - полупроницаема (пронизана порами, заполненными вещ-вом с умеренной электронной плотностью; кол-во пор зависит от функционального состояния клетки) - с порового комплекса начинается белковый слой, подстилающий внутреннюю мембрану кариолеммы à сложный механизм регуляции ядерно-цитоплазматических перемещений веществ и структур - Функция : 1) обособление генетического материала эукариотической клетки от цитоплазмы; 2) регуляция двусторонних взаимодействий ядра и цитоплазмы

* Ядерный сок (кариоплазма) - образует внутреннюю среду ядра - основа – белки - Функция: 1) обеспечение нормального функционирования генетического материала 2) опорная (за счет фибриллярных белков)

* Ядрышко - структурный компонент интерфазного ядра - исчезает в профазе и формируется в телофазе - основа – сеть нитевидных структур из белков и проРНК (представлены ядрышковыми организаторами à образуют вторичные перетяжки)

* Хроматин - интерфазная форма существования хромосом клетки

Хромосомы - выявляются в метафазе митоза - имеют сложное строение - обладают способностью к репликации и передаче генетической информации - имеют вид палочек, состоящих из двух хроматид - в первичной перетяжке – участок, лишенный ДНК (внутри – центромера, при помощи которой хромосома прикрепляется к нитям митотического аппарата + делит хромосому на 2 плеча)

Цитоплазма представлена основным веществом (гиалоплазма или цитоплазматический матрикс), в котором распределены органеллы и включения. Гиалоплазма является основным веществом клетки, с которым связаны коллоидные свойства цитоплазмы, ее вязкость, эластичность, сократимость, внутреннее движение. Под электронным микроскопом она представляется однородной, тонкозернистой, иногда обнаруживаются тонкие нити или пучки. Основное вещество гиалоплазмы представляет сложную коллоидную систему, способную переходить из золеобразного (жидкого) состояния в гелеобразное. В состав гиалоплазмы входят растворимые белки, представленные ферментами гликолиза, многими АТФ-азами, а также полисахариды, липиды, аминокислоты. За счет белков гиалоплазмы формируются такие структуры, как микротрубочки. Функционально цитоплазматический матрикс - внутренняя среда клетки, место осуществления внутриклеточного обмена. Важнейшие из белков представлены ферментами гликолиза, обмена сахаров, азотистых оснований аминокислот, липидов. Основное вещество гиалоплазмы образует истинную внутреннюю среду клетки, которая объединяет все внутриклеточные структуры и обеспечивает взаимодействие их друг с другом. Через гиалоплазму осуществляется значительный объем внутриклеточных перемещений веществ и структур

Вопрос 10:

Хромосомы – компоненты клеточного ядра, выявляются в метафазе митоза, имеют сложное строение и обладают способностью к репликации и передаче генетической информации. Имеют вид прямых или изогнутых палочек, состоящих из двух хроматид. В первичной перетяжке находится участок, лишенный ДНК (внутри – центромера(кинетохор)), при помощи которой хромосома прикрепляется к нитям митотического аппарата и делит хромосому на 2 плеча.

Типы хромосом в зависимости от положения центромеры: 1) метацентрические – равноплечие; 2) субметацентрические – неравноплечие; 3) акроцентрические – резко неравноплечие; 4) телоцентрические – без одного плеча.

Центромерный индекс – отношение короткого плеча (p) к длине всей хромосомы, принятой за 100% - p – короткое плечо хромосомы, q – длинное плечо хромосомы, S – спутник и нить спутника, которые отделяются вторичной перетяжкой

Правила хромосом: 1. Постоянство числа хромосом – для соматических клеток каждого вида характерно свое число хромосом; 2. Правило парности – пара это гомологичные хромосомы, аутосомы; 3. Правило индивидуальности – негомологичные хромосомы отличаются; 4. Правило непрерывности – способность хромосом к авторепродукции

Вопрос 11:

Кариотип – диплоидный набор хромосом соматической клетки (число хромосом, их величина и форма). Термин введен Левитским в 1924г. Нормальный кариотип человека – 46 хромосом (44А+ 2 половые).

Идиограмма – расположение хромосом попарно в порядке убывающей величины (название и принцип построения предложил Навашин в 1921г.)

Денверская классификация (1960) - классификация хромосом по величине и расположению центромеры.

1960 г. – Патау предложил разделить хромосомы на 7 групп, обозначив каждую буквами латинского алфавита

Последующие дополнения – на основе дифференциального окрашивания метафазных хромосом и избирательного выявления их отдельных фрагментов.

«Химические» карты хромосом – составляются на основе характера специфичного для каждой негомологичной хромосомы окрашивания

Парижская конференция (1971) – были разработаны карты линейной дифференцированности хромосом человека и предложена система их обозначений.

Вопрос 12:

Клетка – элементарная, живая, ограниченная активной мембраной система биополимеров, образующих ядро и цитоплазму. Клетки бывают про- и эукариотическими. Структурные компоненты цитоплазма и ядро (в прокариотической нет), ограниченные от соседних клеток плазмолеммой. Клетка как структурная и функциональная единица живого представляет собой открытою систему, т.е. постоянно обменивается веществом и энергией с окружающей средой.

Есть 2 вида обмена: внешний и внутренний.

Внешний – поступление питательных веществ и выделение шлаков. Внутренний (метаболизм) – химическое превращение этих веществ в клетке путем диссимиляции (аэробные и анаэробные) и ассимиляции (гетеротрофные, миксотрофные и автотрофные организмы).

Функции клеточного обмена: 1. Обеспечение клетки строительным материалом, необходимым для образования клеточных структур; 2. Снабжение клетки энергией, которая используется на процессы жизнедеятельности (синтез веществ, транспорт веществ и др.); 3. Сохранение относительного постоянства состава и физико-химических свойств клеток; 4. Самообновление клеток и тканей.

Вопрос 13:

В клетках гетеротрофных организмов поток энергии обеспечивается процессами брожения и дыхания. При брожении продукты диссимиляции разрушаются не полностью, а до органического вещества. Поэтому выход энергии при брожении небольшой. Этот процесс происходит в гиалоплазме. Центральная роль в обмене энергией принадлежит процессу дыхания, благодаря которому происходит расщепление низкокалорийных органических веществ, например аминокислот, глюкозы, жирных кислот и использование выделяемой энергии для синтеза макроэргического соединения АТФ.

Синтез АТФ происходит на кристах митохондрий и внутренней мембране, содержащих ферменты цикла Кребса. Энергия АТФ в разных процессах преобразуется в тот или иной вид работы - химическую, механическую, регуляторную, осмотическую, электрическую.

В процессе фотосинтеза солнечная энергия в растительных клетках преобразуется в энергию химических связей в виде АТФ и НАДФ*Н2, которая затем используется в пластическом обмене. У хемосинтетиков происходит преобразование одного вида энергии химических связей в другой вид.

Вопрос 14:

Поток информации – обмен информацией.

Внешний поток – информация об окружающей среде (о питательных веществах, свете, враге и т.д.), которую получает клетка и организм.

Внутренний поток – поток информации, постоянно выходящий из организма. Служит передатчиком информации.

Информацию переносят материальные или энергетические носители – сигналы. При гормональной связи химический сигнал(гормон) попадает во все части организма, но только определенные органы способны принять данный сигнал. При нервной связи информационным параметром служит число импульсов в единицу времени (частота импульсов).

Кол-во информации в том или ином сигнале измеряют в битах. У человека максимальный поток информации направленный по зрительному анализатору внутрь 108-109 бит/с. В памяти может удерживаться только 1 бит/с.

Клетка воспринимает поток внешней информации из межклеточной жидкости при помощи рецепторов, расположенных на клеточной мембране.

Поток информации осуществляется при помощи коры головного мозга и желез внутренней секреции. В потоке внутренней информации участвуют: 1) ядерная ДНК 2) цитоплазматическая

ДНК 3) иРНК 4) цитоплазматический аппарат трансляции (полисомы, тРНК, ферменты активации аминокислот) 5) геномы митохондрий и хлоропластов

Внутренний поток обеспечивает наследственную преемственность видовых признаков из поколения в поколение.

Принцип кодирования в том, что порядок расположения аминокислот в белке закодирован в порядке расположения кодонов (триплетов нуклеотидов) в ДНК гена, т.е. структура гена и структура кодируемого им белка коллинеарны.

Свойства генетического кода: является триплетным, непрерывным (каждый триплет соседствует со следующим без промежутков), неперекрывающимся (процесс считывания генетической информации не допускает возможности перекрывания кодонов), вырожденным или избыточным (одна аминокислота может кодироваться различными триплетами нуклеотидов), коллинеарным (очерёдность триплетов нуклеотидов ДНК соответствует очерёдности аминокислот в белке), универсальным (одинаков для всех живых организмов).

Вопрос 15:

Живое вещество – это в первую очередь не структура, а процесс. Структуры живого не стабильны, постоянно разрушаются и строятся заново. Это обновление (поток вещества) протекает с разными скоростями. Мера потока – время, за которое половина данного вещества заменяется новыми молекулами.

Поток вещества характеризуется пластическим обменом в клетке – фотосинтезом, хемосинтезом, биосинтезом белков и др.

Три этапа синтеза полипептидных цепей белковой молекулы: 1. Активация аминокислоты специфическим ферментом в присутствии АТФ с Образованием аминоациладенилата; 2.Присоединение активированной аминокислоты к специфической т РНК с Высвобождением аденозинмонофосфата (АМФ); 3.Связывание аминоацил – т РНК (т РНК, нагруженной аминокислотой) с рибосомами и включение аминокислот в белок с высвобождением т РНК.

В рибосомах 2 бороздки – одна удерживает растущую полипептидную цепь, другая иРНК. Также выделяют 2 участка для связывания тРНК: А (аминоацильный) (размещ. Аминоацил-тРНК, несущая аминокислоту) и П (пептидильный) (тРНК нагруженная пептидным фрагментом).

Пассивный перенос осуществляется за счет кинетической энергии. Активный перенос – за счет метаболической энергии.

Пассивный транспорт:

Диффузия – проникновение молекулы одного вещ-ва в другое при их непосредственном соприкосновении или через мембрану. Перемещение молекул из области с высокой концентрации в область с низкой концентрацией (по диффузному градиенту); через мембрану происходит более медленно, т.к. липиды мембраны служат препятствием, ограничивающим ее скорость.

Осмос – диффузия воды через полупроницаемую мембрану.

Пассивный транспорт с переносчиком:

Облегченная диффузия- транспорт с переночиком по градиенту электрохимического потенциала. Плазматическая мембрана содержит транспортные белки, которые связывают субстраты и транспортируют их через мембрану. Так проходят сахара, аминокислоты и др. вещ-ва.

Сопряженный транспорт – особый случай облегченной диффузии. Некоторые переносчики транспортируют 2 разных субстрата вместе или в одном направлении, или в противоположных.

Активный транспорт – сопряженный с потреблением энергии перенос молекул или ионов через мембрану про