Клініко-діагностичне значення.

Всі типи РНК відіграють важливу роль в процесі біосинтезу білків. При інтенсивній трансляції загальна кількість РНК в клітині збільшується.

 

Тема заняття № 7 (для самостійного опрацювання).Аналіз механізмів мутацій, репарацій ДНК. Засвоєння принципів отримання рекомбінантних ДНК, трансгенних білків (семінар).

 

Цілі заняття:

Ø Трактувати механізми регуляції експресії генів на рівні транскрипції оперонів, які включають структурні та регуляторні гени, промотор та оператор;

Ø Трактувати біохімічні механізми генетичних рекомбінацій, ампліфікації генів, особливості регуляції експресії генів у еукаріотів;

Ø Аналізувати наслідки геномних, хромосомних та генних мутацій, механізми дії найбільш поширених мутагенів, біологічне значення та механізми репарації ДНК (репарація УФ-індукованих генних мутацій); Пояснювати біохімічні та молекулярно-біологічні принципи методів генної інженерії, технології рекомбінантних ДНК, трансплантації генів та отримання гібридних молекул ДНК;

Ø Пояснювати принципи клонування генів з метою отримання біотехнологічних лікарських засобів.

 

Теоретичні питання

1. Регуляція експресії генів прокаріотів: схема регуляції за Ф.Жакобом та Ж.Моно.

2. Будова Lac-оперону Е.Со1і: структурні та контрольні гени; промотор, оператор; регуляторний ген та утворення білкових репресорів.

3. Принципи функціонування Lac-оперону: репресія, індукція.

4. Особливості будови та експресії геному еукаріотів.

5. Молекулярна організація ДНК еукаріотів (екзони, інтрони; послідовності, що повторюються).

6. Ядерний хроматин та хромосоми еукаріотів; каріотип людини.

7. Генетичні рекомбінації; транспозони.

8. Рекомбінації геному прокаріотів (трансформація, трансдукція, кон'югація).

9. Процеси рекомбінації у еукаріотів на прикладі утворення генів Н-та L-ланцюгів молекул імуноглобулшів.

10. Ампліфікація генів (гени металотіонеїну, дигідрофолатредуктази).

11. Ланцюгова полімеразна реакція; її біомедичне застосування в діагностиці вірусних та спадкових хвороб людини, ідентифікації особини ("ДНК-діагностика").

12. Регуляція експресії генів еукаріотів на рівні транскрипції, система транскрипційних сигналів - промоторні послідовності, енхансери, атенюатори, сайленсери.

13. Ковалентна модифікація гістонів та НГБ як один з механізмів контролю експресії генів.

14. Фази клітинного циклу еукаріотів.

15. Біохімічні механізми контролю вступу клітини до мітозу; cdc2-кіназа, циклін.

16. Типи мутацій, молекулярні механізми мутацій.

17. Мутагени.

18. Механізми репарації ДНК.

19. Біомедичне значення методів генної інженерії.

20. Технологія трансплантації генів

Практичні роботи

Завдання 1. Ультрафіолетове опромінення шкіри викликає утворення димерів тиміну. При пігментній склеродермі чутливість шкіри до ультрафіолету призводить до раку шкіри. Поясніть молекулярний механізм захворювання. Якого ферменту немає у таких хворих?

Завдання 2. Сполука є мутагеном. Це доведено у дослідах на бактеріальних клітинах, Salmonella, які потребують гістидину для свого росту. Сполука викликає мутацію, врезультаті виникають бактеріальні клітини, які можуть рости без гістидину. Які хімічні мутагени Вам відомі?

Завдання 3. Поясніть відрізнення між плазмідами і генами. Як плазміди використовуються в генній інженерії?

Завдання 4. Глікогенози і аглікогенози, хвороби обміну та накопичення ліпідів, неможливість засвоєння фруктози, лактози, порушення обміну амінокислот, анемії та багато інших захворювань є спадковими. Більшість з них є аутосомно-рецесивними, проявляються лише в гомозиготному стані. Поясніть, які є шляхи запобігання розвитку спадкових хвороб.

Завдання 5. Обгрунтуйте, чому безпомилкове копіювання ДНК міліони разів є дуже важливим.

 

Тема заняття № 4Дослідження молекулярно-клітинних механізмів дії гормонів білково-нентидної природи та катехоламінів на клітини-мішені.

 

Цілі заняття:

Ø Аналізувати поняття про гормони та фізіологічно активні сполуки.

Ø Проаналізувати класифікацію гормонів, механізми впливу гормонів на клітини-мішені.

Ø Виявити гормони в досліджуваних розчинах.

 

Теоретичні питання

1. Визначення гормонів, як регуляторів процесів обміну в організмі.

2. Гормоноіди - тканинні гормони (гістогормони) - гуморальні регулятори не ендокринного походження.

3. Єдиний нейрогуморальний механізм регуляції.

4. Ендокринна система - як ефекторна система.

5. Секреція ендокринних залоз - як відповідь на стимули (напр. секреція інсуліну - при підвищенні вмісту глюкози в крові та виділення хоріонічного гонадотропіну стінками матки на початку вагітності після імплантації бластоцисти, підвищення секреції тироксину при тривалому перебуванні на холоді).

6. Класифікація гормонів (за місцем синтезу, хімічною природою, механізмом дії).

7. Мішені гормональної дії.

8. Механізми дії гормонів на клітини-мішені:

· дія на мембранні специфічні рецепторні білки;

· дія на внутрішньоклітинні рецептори.

9. Типи рецепторів для білково-пептидних гормонів та нейромедіаторів:

· іонотропні рецептори;

· метаботропні рецептори.

10. Молекулярна організація метаботрошних рецепторів.

11. Білки-трансдуктори - G-білки. Молекулярна будова. Типи G-білків.

12. Аденілатциклаза:

· структура аденілатциклази;

· утворення аденілатциклазного комплексу:

· білок-рецептор;

· G-білок;

· каталітична субодиниця аденілатциклази.

13. Вторинні месенджери та їх роль в механізмах гормонального впливу на клітини-мішені:

· цАМФ (структура, біологічна дія);

· цГМФ (структура, біологічна дія);

· фосфоінозитиди;

· іони кальцію.

14. Протеїнкінази - мішені для цАМФ.

15. Реалізація впливу адреналіну на клітини-мішені. Схема каскадної реакції.

Практичні роботи

Завдання 1. Виявити гормони білкової природи (реакції осадження).

Принцип методу. Білки легко осаджуються під дією ряду агентів, в тому числу і органічних кислот. Осадження білків і, зокрема, білків-гормонів сульфосаліциловою кислотою є чутливою та високо специфічною реакцією на їх виявлення в розчині.

Хід роботи. В пробірку вносять 1 мл досліджуваного розчину інсуліну і додають 3 краплі 20 % розчину сульфосаліцилової кислоти) При наявності в розчині інсуліну спостерігають за утворенням осаду.

Пояснити механізм осадження білків з розчину під дією сульфосаліцилової кислоти.

 

Завдання 2. Виявити гормони пептидної природи (біуретова реакція).

Принцип методу. Білки і пептиди взаємодіють з CuS04в лужному середовищі, утворюючи комплексні сполуки. Реакція обумовлюється наявністю пептидних зв'язків. Утворена комплексна сполука міді (біуретовий комплекс) має фіолетове забарвлення.

Хід роботи. В пробірку вносять 5 крапель досліджуваного розчину, 5 крапель 5 %-го розчину NaOH, 1 краплю 1 %-го розчину CuSO4. Спостерігають за появою рожево-фіолетового забарвлення. В суміші не повинно бути надлишку сульфату міді, оскільки утворений за цих умов гідроксид міді, може змінювати колір розчину. З проведеного експерименту зробити висновки.