Контрольная работа по "Цитологии и генетике"

26) Биосинтез белка — сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием молекул мРНК итРНК. Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии.

Биосинтез белка происходит в два этапа. В первый этап входит транскрипция и процессинг РНК, второй этап включает трансляцию.

Процесс трансляции разделяют на инициацию  — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза, элонгацию  — собственно синтез белка и терминацию — узнавание терминирующего кодона (стоп-кодона) и отделение продукта. 
 
[править] Рамка считывания 
Поскольку каждый кодон содержит три нуклеотида, один и тот же генетический текст можно прочитать тремя разными способами (начиная с первого, второго и третьего нуклеотидов), то есть в трех разных рамках считывания. За некоторыми интересными исключениями, значимой является информация закодированная только в одной рамке считывания. По этой причине крайне важным для синтеза белка рибосомой является её правильное позиционирование на стартовом AUG-кодоне — инициация трансляции. 
 
[править] Инициация трансляции 
Синтез белка в большинстве случаев начинается с AUG-кодона, кодирующего метионин. Этот кодон обычно называют стартовым или инициаторным. Инициация трансляции предусматривает узнавание рибосомой этого кодона и привлечение инициаторной аминоацил-тРНК. Для инициации трансляции необходимо также наличие определённых нуклеотидных последовательностей в районе стартового кодона. Существование последовательности, отличающей стартовый AUG от внутренних совершенно необходимо, так как в противном случае инициация синтеза белка происходила бы хаотично на всех AUG-кодонах. 
 
Процесс инициации обеспечивается специальными белками — факторами инициации (англ. initiation factors, сокращённо IF; эукариотические инициаторные факторы обозначают eIF, от англ. eukaryotes). 
 
Механизмы инициации трансляции у про- и эукариот существенно отличаются: прокариотические рибосомы потенциально способны находить стартовый AUG и инициировать синтез на на любых участках мРНК.

28) Экспрессия гена, программируемый геномом процесс биосинтеза белков и(или) РНК. При синтезе белков экспрессия гена включает транскрипцию - синтез РНК с участием фермента РНК-полимеразы; трансляцию - синтез белка на<i.матричной рибонуклеиновой кислоте. осуществляемый в рибосомах. и (часто) посттрансляционную <i.модификацию белков.</i.</i.

Регуляция экспрессии генов позволяет клеткам  контролировать собственную структуру  и функцию и является основойдифференцировки клеток, морфогенеза и адаптации. Экспрессия генов является субстратом для эволюционных изменений, так как контроль за временем, местом и количественными характеристиками экспрессии одного гена может иметь влияние на функции других генов в целом организме.

Биосинтез РНК включает транскрипцию РНК на матрице ДНК, созревание и <i.сплайсинг. Экспрессия гена определяется регуляторными последовательностями ДНК; регуляция осуществляется на всех стадиях процесса. Уровень экспрессии гена (количество синтезируемого белка или РНК) строго регулируется. Для одних генов допустимы вариации, иногда в значит. пределах, в то время как для других генов даже небольшие изменения кол-ва продукта в клетке запрещены. Некоторые заболевания сопровождаются повышенным уровнем экспрессии гена в клетках пораженных тканей, например определенных белков, в т. ч. онкогенов при онкологич. заболеваниях, антител при аутоиммунных заболеваниях.</i.

one gene - one enzyme theory - теория “один ген - один фермент”.

Концепция, согласно которой одним геном  может кодироваться только один фермент; более строго это соотношение  отражено в теории “один ген - один полипептид”, т.к. один фермент может  быть гетерополимером и включать полипептидные цепи, кодируемые разными  генами.

 

29) Клеточный цикл — это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти. Апоптоз — запрограммированная гибель клетки. Содержание жизненного цкла клетки — это закономерные изменения структурно-функциональных характеристик во времени.  В течении жизни клетки расткт, дифференцируются, выполняют определенные функции, размножаются и гибнуть. В период покоя судьба клетки не определена, она может начать подготовку к митозу, либо приступить к специализации.  Чем выше специализация клетки, тем ниже способность к делению . ОП метатической активности выделяют три типа тканей: 1. стабильная, нет митозов, кол-во ДНК постоянно (специализированные клетки, нервные) 2. обновляющиеся ткани, клетки способны постоянно делиться, с большим числом митозов (эпителиальные ткани, кроветворные органы). 3. растущие ткани, часть клеток делится, а часть — активно функционирует (почки, печень).

 Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл клетки подразделяется на 1) митотический и 2) гетеросентетический (специаализация с потерей пролиферации, способности к делению или  гибель клетки).

Некроз — гибель от посторонних  случайных воздейсвий

Регуляциия  клеточного цикла

Осуществляется окружающими клетками и гуморальными факторами. Существенную роль играют особые белки, образующиеся под действием генетической программы  — циклоны, они индуцируют митоз  и контролируют различную длительность периодов клеточного цикла.

Кейлоны — белки, способны ингибировать деление клеток и синтез ДНК, их действие ткани специфично.

Митотический  цикл.

1. интерфаза. Репродуктивная фаза, тк в синтетический период идет редупликация ДНК (удвоение). Подразделяется на 3 периода: G1 — пресентетический или постмитотический,S — синтетический, G2 — постсететический или премиотический. В интерфазе клетка активно работает, готовится к делению. К концу интерфазы активность снижается, наблюдается сдвиг ядерно-цитоплазматический отношений (ЯЦО), в сторону увеличения доли ядра.
2. Митоз. Разделительная фаза, длится 10% времени митотического цикла. Выделяют 4 периода (фазы).

Периодизация митотического цикла:

G1 – 2n2c, S – 2n4c, G2 – 2n4c

митоз: П: 2n4c; М: 2n4c; А: 2n2c – 4n4c; Т: 2n2c

Цитокенез в растительных клетках: Перегородка формируется изнутри  клетки за счет продуктов, концентрируемых  в комплексе Гольджи (пектин, целлюлоза). Цитокенез в животных клетках: перетяжка  формируется снаружи за счет кортикального  слоя цитоплазмы, где располагаются  микротрубочки и филоменты.

Биологическое значение митоза:

1. происходит точное распределение генетического материала между 2 дочерними клетками. Обе клетки получают ДИПЛОЙДНЫЙ набор хромосом. Поддерживается постоянство чилса хромосомах
2. митотический цикл обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений
3. является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа.

Нарушение той или иной фазы митоза приводя  к патологическим изменениям клеток или возникновению различных  соматических мутаций.

Эндомитоз, полиплоидия, политения, амитоз — самостоятельно!

Амитоз  — прямое деление клетки, ядро находится  в интерфазном состоянии. Хромосомы  не выявляются. Приводит к появлению  двух клеток, но очень часто в  результатте возникают двуядерные и много ядерные клетки. В норме  амитоз встречается в животных зародышевых  оболочках и в фалликулярных клетках яичника, но никогда не встречается в эмбриональных тканях., только в специализированных.  Характерен для патологических процессов (восполение, злокачественный рост).

В опухолях атипичные клетки делятся митотическим способом. В  результате деления образуются идентичные измененной клетки. Деление происходит многократно. В итоге опухоль  быстро растет.

30) Мито́з (греч. μιτος — нить) — непрямое деление клетки, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений^[1]

. Фазы клеточного цикла:

1)  пресинтетическая (G1). Идет сразу после деления клетки. Синтеза ДНК еще не происходит. Клетка активно растет в размерах, запасает вещества, необходимые для деления: белки (гистоны, структурные белки, ферменты), РНК, молекулы АТФ. Происходит деление митохондрий и хлоропластов (т. е. структур, способных к ауторепродукции). Восстанавливаются черты организации интерфазной клетки после предшествующего деления;

2)  синтетическая (S). Происходит удвоение генетического материала путем репликации ДНК. Она происходит полуконсервативным способом, когда двойная спираль молекулы ДНК расходится на две цепи и на каждой из них синтезируется комплементарная цепочка.

В итоге образуются две идентичные двойные спирали  ДНК, каждая из которых состоит из одной новой и старой цепи ДНК. Количество наследственного материала  удваивается. Кроме этого, продолжается синтез РНК и белков. Также репликации подвергается небольшая часть митохонд-риальной ДНК (основная же ее часть реплицируется  в G2 период);

3) постсинтетическая  (G2). ДНК уже не синтезируется,  но происходит исправление недочетов,  допущенных при синтезе ее  в S период (репарация). Также накапливаются  энергия и питательные вещества, продолжается синтез РНК и  белков (преимущественно ядерных).

S и G2 непосредственно  связаны с митозом, поэтому  их иногда выделяют в отдельный  период — препрофазу.

После этого наступает  собственно митоз, который состоит  из четырех фаз. Процесс деления  включает в себя несколько последовательных фаз и представляет собой цикл. Его продолжительность различна и составляет у большинства клеток от 10 до 50 ч. При этом у клеток тела человека продолжительность самого митоза составляет 1—1,5 ч, G2-периода  интерфазы — 2—3 ч, S-периода интерфазы  — 6—10 ч.

Стадии митоза.

Процесс митоза принято  подразделять на четыре основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 1–3). Так как он непрерывен, смена фаз осуществляется плавно — одна незаметно переходит в другую.

В профазе увеличивается объем ядра, и вследствие спирализации хроматина формируются хромосомы. К концу профазы видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Постепенно растворяются ядрышки и ядерная оболочка, и хромосомы оказываются беспорядочно расположенными в цитоплазме клетки. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется ахроматиновое веретено деления, часть нитей которого идет от полюса к полюсу, а часть — прикрепляется к центромерам хромосом. Содержание генетического материала в клетке остается неизменным (2n2хр).

В метафазе хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно на экваторе клетки, поэтому их подсчет и изучение проводят в этот период. Содержание генетического материала не изменяется (2n2хр).

В анафазе каждая хромосома «расщепляется» на две хроматиды, которые с этого момента называются дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, сокращаются и тянут хроматиды (дочерние хромосомы) к противоположным полюсам клетки. Содержание генетического материала в клетке у каждого полюса представлено диплоидным набором хромосом, но каждая хромосома содержит одну хроматиду (2nlxp).

В телофазе расположившиеся у полюсов хромосомы деспирализуются и становятся плохо видимыми. Вокруг хромосом у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах образуются ядрышки. Разрушается веретено деления. Одновременно идет деление цитоплазмы. Дочерние клетки имеют диплоидный набор хромосом, каждая из которых состоит из одной хроматиды (2n1хр).

Биологическое значение митоза.

Оно состоит в  том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств  в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря  точному и равномерному распределению  хромосом при митозе все клетки единого  организма генетически одинаковы.

Митотическое деление  клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения как у  одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает  важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение  организмов.

 

31) Нетипичные формы митоза

К нетипичным формам митоза относятся амитоз, эндомитоз, политения.

1. Амитоз — это  прямое деление ядра. При этом  сохраняется морфология ядра, видны  ядрышко и ядерная мембрана. Хромосомы  не видны, и их равномерного  распределения не происходит. Ядро  делится на две относительно  равные части без образования  митотического аппарата (системы  микротрубочек, центриолей, структурированных  хромосом). Если при этом деление  заканчивается, возникает двухъядерная  клетка. Но иногда перешнуровывается  и цитоплазма.

Такой вид деления  существует в некоторых дифференцированных тканях (в клетках скелетной мускулатуры, кожи, соединительной ткани), а также  в патологически измененных тканях. Амитоз никогда не встречается в  клетках, которые нуждаются в  сохранении полноценной генетической информации, — оплодотворенных яйцеклетках, клетках нормально развивающегося эмбриона. Этот способ деления не может  считаться полноценным способом размножения эукариотических клеток.