Биосинтез белка, митотический коэффициент

Функция: синтез молекул АТФ ("Запас энергии")

6. Рибосомы - плотные тельца, содержащие белок и рибонуклеиновую кислоту (РНК). Они являются местом синтеза белка.

7. Клеточный  центр (центросома) - обычно состоит из 2-ух центриолей. При делении клетки центриоли расходятся к полюсам клетки, образуя нити веретена деления.

8. Ядро

- кариолемма (ядерная оболочка) двумембранная и позволяет веществам проходить между ядром и цитоплазмой благодаря своей пористой структуре (ядерные поры).

-кариоплазма (ядерный сок). Светлая, вязкая жидкость, которая  находится под ядерной оболочкой  и в которую погружены остальные  ядерные структуры. Представляет  собой внутреннюю среду ядра.

-ядрышко - сферическое тельце, изолированное или в группах, участвующее в образовании рибосом.

-хроматин (раскрученные хромосомы). состоит из длинных нитей ДНК, связанной с гистоновыми белками (H 1, 2A, 2B, 3, 4).

 

Вопрос 8 (В чём сходство и различие растительной и животной клетки?):

Общее в строении растительных и животных клеток: клетка живая, растет, делится. протекает обмен веществ.

И в растительных, и в животных клетках имеется ядро, цитоплазма, эндоплазматическая сеть, митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи.

 

Различия между растительными и животными клетками возникли из-за разных путей развития, питания, возможности самостоятельного движения у животных и относительной неподвижности растений.

Клеточная стенка у растений есть ( из целлюлозы )

у животных - нет. Клеточная стенка придает растениям дополнительную жесткость и защищает от потерь воды.

Вакуоль есть у растений, у животных - нет.

Хлоропласты есть только у растений, в которых образуются органические вещества из неорганических с поглощением энергии. Животные потребляют готовые органические вещества, которые получают с пищей.

Резервный полисахарид: у растений – крахмал, у животных – гликоген.

 

Вопрос 10 (Как организован наследственный материал у про- и эукариот?):

а) локализация (в прокариотической клетке – в цитоплазме, в эукариотической клетке – ядро и полуавтономные органоиды: митохондрии и пластиды), 
б) характеристика 
Геном в прокариотической клетке: 1 кольцевидная хромосома – нуклеоид, состоящая из молекулы ДНК (укладка в виде петель) и негистоновых белков, и фрагменты – плазмиды – внехромосомные генетические элементы. 
Геном в эукариотической клетке – хромосомы, состоящие из молекулы ДНК и гистоновых белков.ü 

Вопрос 11 (Что такое ген и какова его структура?):

Ген (от греч. génos — род, происхождение), элементарная единица наследственности, представляющая отрезок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты — ДНК (у некоторых вирусов — рибонуклеиновой кислоты — РНК). Каждый Г. определяет строение одного из белков живой клетки и тем самым участвует в формировании признака или свойства организма.

 

Вопрос 12 (Что такое генетический код, его свойства?):

Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

Свойства генетического кода: 
1. универсальность (принцип записи един для всех живых организмов) 
2. триплетность (считываются три, рядом расположенные нуклеотида) 
3. специфичность (1 триплет соответствует ТОЛЬКО ОДНОЙ аминокислоте) 
4. вырожденность (избыточность) (1 аминокислота может кодироваться несколькими триплетами) 
5. неперекрываемость (считывание происходит триплет за триплетом без "пробелов" и областей перекрывания, т.е. 1 нуклеотид НЕ может входить в состав двух триплетов).

 

Вопрос 13 (Характеристика этапов биосинтеза белка у про- и эукариот):

Биосинтез белка у эукариот

Транскрипция ,постранскрипция, трансляция и посттрансляция. 
1.Транскрипция заключается в создании "копии одного гена" - молекулы пре-и-РНК (пре-м-РНК).Происходит разрыв водородных связей между азотистыми основаниями, присоединения к гену-промотору РНК полимеразы, которая "подбирает" нуклеотиды по принципу комплементарности, и антипараллельности. Гены у эукариот содержат участки, содержащие информацию, - экзоны и неинформативные участки - экзоны. В результате транскрипции создается "копия" гена, которая содержит как экзоны, так и интроны. Поэтому молекула, синтезирующаяся в результате транскрипции у эукариот - незрелая и-РНК (пре-и-РНК). 
2.Период посттранскрипции он называется процессинг, который заключается в созревании и-РНК. 
Происходит: 
Вырезание интронов и сшивание (сплайсинг) экзонов ( сплайсинг называется альтернативным, если экзоны соединяются в другой последовательности, чем были изначально в молекуле ДНК). Происходит "модификация концов" пре-и-РНК: на начальном участке - лидере (5') образуется колпачок или кэп - для узнавания и связывания с рибосомой, на конце 3' - трейлере образуется polyА (множество адениловых оснований) - для транспорта и-РНК из мембраны ядра в цитоплазму. 
Это зрелая м РНК.

3. Трансляция: 
-Инициация  
-связывание и-РНК с малой субъединицей рибосомы 
-попадание стартового триплета и-РНК - АУГ в аминоацильный центр рибосомы 
-объединение 2-ух субъединиц рибосомы (большой и малой). 
-Элонгация 
АУГ попадает в пептидильный центр , а в аминоацильный центр попадает второй триплет, потом две тРНК с определенными аминокислотами поступают в оба центра рибосомы. В случае комплементарности триплетов на и-РНК (кодона) и т-РНК (антикодон, на центральной петле молекулы т-РНК) между ними образуются водородные связи и данные т-РНК с соответствующими АМК "фиксируются" в рибосоме. Между АМК, прикрепленными к двум т-РНК, возникает пептидная связь, а связь между первой АМК и первой т-РНК разрушается. 
Рибосмома делает "шаг" по и-РНК ("передвигается на один триплет). 
Таким образом, вторая т-РНК, к которой прикреплены уже две АМК, перемещается в пептидильный центр, а в аминоацильном центре оказывается третий триплет и-РНК, куда из цитоплазмы поступает следующая т-РНК с соответствующей АМК. Процесс повторяется... 
до тех пор, пока в аминоацильный центр не попадет один из трех стоп-кодонов (УАА, УАГ, УГА), которые не соответствуют ни одной аминокислоте

- Терминация - окончание сборки полипептидной цепи. 
Результат трансляции - образование полипептидной цепи, т.е. первичной структуры белка. 
4. Посттрансляция приобретение молекулой белка соответствующей конформации - вторичной, третичной, четвертичной структур. 
 
Особенности биосинтеза белка у прокариот: 
а) все этапы биосинтеза происходят в цитоплазме, 
б) отсутствие экзон-интронной организации генов, вследствие чего в результате транскрипции образуется зрелая полицистронная м-РНК, 
в) транскрипция сопряжена с трансляцией, 
г) имеется только 1 вид РНК-полимеразы (единый РНК-полимеразный комплекс), тогда как у эукариот 3 вида РНК-полимераз, осуществляющих транскрипцию разных видов РНК.

 

Вопрос 14 (Каковы механизмы регуляции активности генов у прокариот – схема Жакоба и Моно):

Регуляция синтеза у прокариот (Жакоб, Моно).

Выделили у прокариот Оперон: группа структурных и функциональных генов.

Т.е. перед геном (генами), несущим информацию о структуре каких-либо белков (структурные гены), находится группа функциональных генов (которые "отвечают", определяют процесс транскрипции). К функциональным генам относят: ген- промотор и ген-оператор и находящийся на некотором расстоянии ген-регулятор.

 

Какие механизмы регуляции есть у прокариот?

1. Путем индукции.

а) ген-регулятор "отвечает" за синтез белка-репрессора, который, синтезируясь, соединяется с геном-оператором, препятствуя прохождению РНК-полимеразы к структурным генам. --> транскрипция не идет.

б) в случае появления в среде какого-либо вещества, белок-репрессор связывается с ним --> освобождается участок гена-оператора, и РНК-полимераза, связываясь с геном-промотором, перемещается к структурным генам --> транскрипция (а позднее трансляция) осуществляется.

В данном случае синтез белка "активироваля" поступающим веществом, которое названо индуктором, а сам механизм регуляции - регуляция путем индукции (например, лактозный оперон).

2. Путем репрессии

а) ген-регулятор несет информацию и о белке-апорепрессоре, который синтезируется в неактивной форме --> не связывается с геном-оператором,транскрипция осуществляется.

б) в случае увеличения концентрации конечного продукта (синтезируемого белка), он связывается с апорепрессором и образуется активный "комплекс" - голорепрессор (апорепрессор+синтезируемый белок) --> голорепрессор связывается с геном-оператором и препятстувует прохождению РНК-полимеразы от гена-промотора к структурным генам --> транскрипция блокируется.

В данном случае наблюдается "подавление", остановка синтеза конечным продуктом - механизм путем репресии.

Как только концентрация конечного продукта (белка) снижается, в нем возникает необходимость, комплекс голорепрессор распадается --> траскрипция (и трансляция позже) возобновляется.

 

Вопрос 15 (Каковы особенности регуляции работы генов у эукариот?):

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

 

Вопрос 16 (Жизненный цикл клетки. Митотический цикл, его периоды. Стволовые клетки. Дифференцировка и гибель клеток):

 

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

 

Митотический цикл.

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

Интерфаза состоит из трех периодов.

пресинтетический период (G1), который начинается сразу же за завершением предыдущего митоза. В этот период в клетке синтезируются РНК и белки, образуется достаточное число органоидов, клетка растет. Количество генетического материала в клетке не меняется. Число хромосом в клетке равно двойному, гаплоидному (2п), но каждая хромосома все еще

состоит из одной хроматиды, то есть из одной молекулы ДНК. Таким образом, формула клетки в этот период — 2п2с;

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

Непосредственно процесс деления клетки подразделяют на четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

В профазе происходит спирализация хромосом. Оболочка ядра разрушается. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется веретено деления — 2п4с.

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

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

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

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

 

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

Дифференцировка – возникновение различий  между однородными клетками и тканями в ходе развития особи, приводящие к формированию специализированных клеток, органов и тканей, т.е. приобретаются хим., морфологические и функцион.  особенности.

 

Вопрос 17 (Виды тканей по характеру клеточной пролиферации. Обновляющиеся, растущие, стабильные ткани, их характеристика. Митотический коэффициент):

 

Виды тканей по характеру клеточной пролиферации:

1. Стабильные – все  клетки находятся в состоянии  необратимой дифферненцировки (эмаль зубов, кардиомиоциты, нервная ткань). Неопределяется МК 
2. Растущие – количество клеток в ткани увеличивается, так как доля клеток, идущих в митотический цикл, превышает долю клеток, идущих в дифференцировку (эмбриональные, регенерирующие, опухолевые). 40- 45

3. обновляющиеся – происходит  размножение клеток, однако общее  количество клеток остаётся постоянным, так как половина клеток переходит  в необратимую дифференцировку  и погибает. 
- быстро обновляющиеся – красный костный мозг, эпителий тонкой кишки, эпителий языка, пищевода, желудка, роговицы, эпидермис. 5-35

- медленно обновляющиеся  – паренхима печени, почек. – 0.2 – 0.5 

Митотический коэффициент - сколько раз может делиться клетка