Биосинтез белка в клетке. Характеристика транскрипции и трансляции.

Аминокислоты, из которых синтезируются белки, доставляются к рибосомам с помощью специальных РНК, называемых транспортными (тРНК). Эти небольшие молекулы, состоящие из 70-90 нуклеотидов, способны сворачиваться таким образом, что образуют структуры, напоминающие по форме лист клевера. В клетке имеется столько же разных типов тРНК, сколько типов кодонов, шифрующих аминокислоты. На вершине каждого «листа» тРНК имеется последовательность трех нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам кодона в иРНК. Такая последовательность нуклеотидов в структуре тРНК называется антикодоном. Специальный фермент «узнает» антикодон и присоединяет к «черешку листа» тРНК не какую угодно, а определенную, «свою» аминокислоту. В этом состоит первый этап синтеза белка.

На втором этапе синтеза тРНК выполняет функцию переводчика с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот. Такой перевод происходит на рибосоме. В ней имеется два участка: на одном тРНК получает команду от иРНК - антикодон узнает кодон, на другом - выполняется приказ - аминокислота отрывается от тРНК.

Третий этап синтеза белка заключается в том, что фермент синтетаза присоединяет оторвавшуюся от тРНК аминокислоту к растущей полипептидной цепи. Информационная РНК непрерывно скользит по рибосоме, каждый триплет сначала попадает в первый участок, где узнается антикодоном тРНК, затем на второй участок. Сюда же переходит тРНК с присоединенной к ней аминокислотой, здесь аминокислоты отрываются от тРНК и соединяются друг с другом в той последовательности, в которой триплеты следуют один за другим

Когда на рибосоме в первом участке оказывается один из трех триплетов, являющихся знаками препинания между генами, это означает, что синтез белка завершен. Готовая полипептидная цепь отходит от рибосомы.

Синтез белка на рибосомах носит название трансляции (от лат. «трансляцио» - передача)

Этот процесс

Требует больших затрат энергии. Для увеличения производства белков иРНК часто одновременно проходит через несколько рибосом последовательно. Такую структуру, объединенную одной молекулой иРНК, называют полисомой.

На каждой рибосоме последовательно синтезируются несколько молекул одинаковых белков.Аминокислоты без перебойно поставляются к рибосомам с помощью тРНК. Отдав аминокислоту,молекула тРНК тут же соединяется с другой такой же аминокислотой. Высокая слаженность позволяет в течение нескольких минут синтезировать молекулы, состоящие из сотен аминокислот.

БИЛЕТ 35. 1. Хромосомовая теория наследственности Т.Моргана(основное положение.

На основании анализа результатов многочисленных экспериментов с дрозофилой Томас Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности, сущность которой заключается в следующем:

Материальные носители наследственности – гены находятся в хромосомах, располагаются в них линейно на определенном расстоянии друг от друга.

Гены, расположенные в одной хромосоме, относятся к одной группе сцепления. Число групп сцепления соответствует гаплоидному числу хромосом.

Признаки, гены которых находятся в одном хромосоме, наследуются сцеплено.

В потомстве гетерозиготных родителей новые сочетания генов. Расположенных в одной паре хромосом, могут возникать в результате кроссинговера в процессе мейоза.

Частота кроссинговера, определяемая по проценту кроссоверных особей, зависит от расстояния между генами. На основании линейного расположения генов в хромосоме и частоты кроссинговера как показателя расстояния между генами можно построить карты хромосом.

2. Фотосинтез, его фазы и значение. Световая и темновая фазы фотосинтеза. В процессе фотосинтеза различают световую и темновую фазы. При освещении растений энергия света преобразуется в энергию химических связей АТФ и НАДФ-Н, которая легко освобождается и используется, в первую очередь для синтеза глюкозы и иных органических соединений. Поэтому такую начальную стадию фотосинтеза называют световой фазой. Без освещения солнечным или искусственным светом, в спектре которого есть красные и синие лучи, синтез АТФ и НАДФ-Н в клетке растения не происходит. Однако, когда в растительной клетке уже накопились молекулы АТФ и НАДФ-Н, синтез глюкозы может происходить и в темноте, без участии света. Для этих биохимических реакций освещение не нужно, поскольку они уже обеспечены энергией света, запасенной в биологических “ аккумуляторах”.Эту стадию фотосинтеза называют темновой фазой.

БИЛЕТ 36. 1. Генотип как целостная система. Взаимодействие генов. Новообразования при скрещивании. Различают две основных группы взаимодействия генов: взаимодействие между аллельными генами и взаимодействие между неаллельными генами. Взаимодействие аллельных генов6 ГЕНЫ, которые занимают идентичные(гомологические)локусы в гомологических хромосомах, называются аллельными. У каждого организма есть по два аллельных гена.

Известны такие формы взаимодействия между аллельными генами: полное доминирование, неполное доминирование.

Полное доминирование - в гетерозиготном организме проявление одной из аллелей доминируют над проявлением другой.

Неполное доминирование – форма взаимодействия, при которой у гетерозиготного организма(Аа) доминантный ген (А) не полностью подавляет рецессивный ген(а), вследствие чего проявляется промежуточный между родительскими признак.

Неаллельные гены – это гены, расположенные в различных участках хромосом и кодирующие

неодинаковые белки. Неаллельные гены также могут взаимодействовать между собой.

При этом либо один ген обуславливает развитие нескольких признаков, либо наоборот, один признак проявляется под действием совокупности нескольких генов.

Генотип любого организма функционирует как целостная система, все гены в нем тесно взаимосвязаны, в результате взаимодействия генов возникают новые признаки.

В результате взаимодействия генов в потомстве могут возникать новые признаки, отсутствующие у родительских организмов. Это явление называют новообразованием при скрещиваниях. Оно очень часто наблюдается в природе. Например, формирование такого, казалось бы, элементарного признака, как окраска цветов, зависит от взаимодействия, по крайней мере, двух неаллельных генов, продукты которых взаимно дополняют друг друга.

2.ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ.ОВОГЕНЕЗ, СТРОЕНИЕ ЯЙЦЕКЛЕТКИ. Половое размножение встречается в основном у высших организмов. Это более поздний вид размножения (существует около 3 млрд.лет) Оно обеспечивает значительное генетическое разнообразие и, следовательно, большую фенотипическую изменчивость потомства; организмы получают большие эволюционные возможности, возникает материал для естественного отбора.

Помимо полового размножения, существует половой процесс. Суть его в том, что обмен генетической информацией между особями происходит, но без увеличения числа особей. Формированию гамет у многоклеточных предшествует мейоз. Половой процесс состоит в объединении наследственного материала от двух разных источников (родителей).

При половом размножении потомство генетически отличается от своих родителей, так как между родителями происходит обмен генетической информацией.

Основой полового размножения является мейоз. Родителями являются две особи – мужская и женская, они вырабатывают разные половые клетки. В этом проявляется половой диморфизм, который отражает различие задач, выполняемых при половом размножении мужским и женским организмами.

Половое размножение осуществляется через гаметы – половые клетки, имеющие гаплоидный набор хромосом и вырабатывающиеся в родительских организмах. Слияние родительских клеток приводит к образованию зиготы, из которой в дальнейшем образуется организм-потомок. Половые клетки образуются в гонадах – половых железах (в яичниках у самок и семенниках у самцов).

ОВОГЕНЕЗ или Оогене́з - развитие женской половой клетки — яйцеклетки (яйца).

Во время эмбрионального развития организма гоноциты вселяются в зачаток женской половой гонады (яичника), и всё дальнейшее развитие женских половых клеток происходит в ней.

Этапы Оогене́за: размножение, рост и развитие. Его особенности:

1) Женские половые клетки формируются лишь в эмбриогенезе.

2)В течении жизни количество ооцитов снижается до 400(у новорожденной девочки их около 1 милиона)

3) Идет интенсивное накопление желтка.

4)Ооциты окружены одним или несколькими слоями фолликулярных клеток (затем ооцит превращается в граафов пузырек)

5)Созревание половых клеток осуществляется после овуляции.

6) После первого мейотического деления возникают две клетки разных размеров –вторичный ооцит и первое полярное тельце(или полоцит). Это тельце делится еще на два тельца. Позже они рассасываются.

При втором мейотическом деление вторичный ооцит делится на зрелую яйцеклетку и второе полярное тельце. В итоге в конце созревания образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом.

СТРОЕНИЕ ЯЙЦЕКЛЕТОК

Форма яйцеклеток обычно округлая. Размеры яйцеклеток колеблются в широких пределах – от нескольких десятков микрометров до нескольких сантиметров (яйцеклетка человека – около 120 мкм).К особенностям строения яйцеклеток относятся:наличие оболочек, менее располагающихся поверх плазматической мембраны и наличие в цитоплазме более или

большого количества запасных питательных веществ.

БИЛЕТ 37. 1.Методы изучения генетики человека.. Значение генетических методов для медицины. Основные методы изучения генетики человека: генеалогический; близнецовый; цитогенетический метод; биохимический метод; популяционно-статистический метод; молекулярно-генетические методы.

Генеалогический метод основан на составлении родословной человека и изучении характера наследования признака..Суть его состоит в установлении родословных связей и определении доминантных и рецессивных признаков и характера их наследования. Особенно эффективен этот метод при исследовании генных мутаций. Этот метод используют для диагностики наследственных заболеваний и медико-генетического консультирования. По характеру наследования определяется вероятность рождения ребенка с генетическими аномалиями.

Б ЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОД - основан на изучении фенотипа и генотипа близнецов для определения степени влияния среды на развитие различных признаков. Этот метод в 1876 г. предложил английский исследователь Ф. Гальтон для разграничения влияния наследственности и среды на развитие различных признаков у человека. Близнецовый метод позволяет определить степень проявления признака у пары, влияние наследственности и среды на развитие признаков. Все различия, которые проявляются у однояйцевых близнецов, имеющих одинаковый генотип, связаны с влиянием внешних условий. Таким образом, близнецовый метод позволяет выявить роль генотипа и факторов среды в формировании признака, для чего изучаются и сравниваются степени сходства (конкордантность) и различий (дискордантность) монозиготных и дизиготных близнецов.

Цитогенетический метод заключается в микроскопическом исследовании структуры хромосом и их количества у здоровых и больных людей. Из трех типов мутаций под микроскопом могут обнаруживаться лишь хромосомные и геномные мутации.

Биохимический метод основан на изучении характера биохимических реакций в организме, обмена веществ для установления носительства аномального гена или уточнения диагноза. Заболевания, в основе которых лежит нарушение обмена веществ, составляют значительную часть генной наследственной патологии. К ним относятся сахарный диабет, фенилкетонурия (нарушение обмена фенилаланина), галактоземия (нарушение усвоения молочного сахара) и другие. Этот метод позволяет установить болезнь на ранней стадии и лечить ее.

Популяционно-статистический метод дает возможность рассчитать в популяции частоту встречаемости нормальных и патологических генов, определить соотношение гетерозигот – носителей аномальных генов. С помощью данного метода определяется генетическая структура популяции (частоты генов и генотипов в популяциях человека); частоты фенотипов; исследуются факторы среды, изменяющие генетическую структуру популяции. В основе метода лежит закон Харди–Вайнберга, в соответствии с которым частоты генов и генотипов в многочисленных популяциях, обитающих в неизменных условиях, и при наличии панмиксии (свободных скрещиваний) на протяжении ряда поколений остаются постоянными. Вычисления производятся по формулам: р + q = 1, р2 + 2pq + q2 = 1. Используя этот метод, можно также определять частоту носителей патологических генов.

Молекулярно-генетические методы. В последние годы уровень развития современной генетики позволяет широко использовать молекулярные методы для изучения молекулярных основ наследственности и изменчивости организмов, химической и физико-химической структуры генетического материала, его функций

Велико значение генетики для медицины и ветеринарии, так как многие заболевания человека и животных наследственны.Наследственно обуславливаются и некоторые формы иммунитета у растений и животных. Конкретное знание наследственной обусловленности иммунитета особенно важно для борьбы с возбудителями болезней сельскохозяйственных растений и животных.

-изучение наследственных механизмов поддержания гомеостаза организма, обеспечивающих здоровье индивида

-изучение значения наследственных факторов в этиологии болезней.

-изучение роли наследственных факторов в определении клинической картины болезней.

-диагностика, лечение и профилактика наследственных болезней и т.д.

2. Этапы энергетического обмена в клетке АТФ,её роль

Этапы энергетического обмена:

Первый из них — подготовительный. На этом этапе высокомолекулярные органические вещества в цитоплазме под действием соответствующих ферментов расщепляются на мелкие молекулы, при этом выделяется небольшое количество энергии, которая рассеивается в виде тепла

Второй этап — бескислородный, или неполный. Образовавшиеся на подготовительном этапе вещества, подвергаются дальнейшему распаду без доступа кислорода. В ходе бескислородного расщепления часть выделяемой энергии рассеивается в виде тепла, а часть аккумулируется в молекулах АТФ.

Третий этап — стадия кислородного расщепления, происходит в митохондриях. На этом этапе в процессе окисления важную роль играют ферменты, способные переносить электроны. В результате этого образуется вода. По пути происходит синтез богатых энергией молекулах АТФ

БИЛЕТ38.1. Цитоплазматическая наследственность - наследственность, осуществляемая с помощью молекул ДНК, находящихся в пластидах и митохондриях. В этом случае призна­ки не наследуются по законам Менделя, так как указанные
молекулы ДНК находятся вне хромосом. Признаки, наследую­щиеся цитоплазматически, передаются только через яйцеклет­ку, содержащую зачатки пластид и митохондрий, например пестролистность растения львиный зев передается по материнской
линии, так как яйцеклетка содержит хлоропласты в виде пропластид, спермий же пластид не содержит. Пластиды размно­жаются делением, но поскольку не все они содержат хлорофилл (в силу мутаций), растение получается пестролистным. У чело­века также встречается цитоплазматическое наследование при­знаков, например одна из форм несращения остистых отростков позвонков

2.Половое размножение. Овогенез, строение яйцеклетки. Половое размножение встречается в основном у высших организмов. Это более поздний вид размножения (существует около 3 млрд.лет) Оно обеспечивает значительное генетическое разнообразие и, следовательно, большую фенотипическую изменчивость потомства; организмы получают большие эволюционные возможности, возникает материал для естественного отбора.

Помимо полового размножения, существует половой процесс. Суть его в том, что обмен генетической информацией между особями происходит, но без увеличения числа особей. Формированию гамет у многоклеточных предшествует мейоз. Половой процесс состоит в объединении наследственного материала от двух разных источников (родителей).

При половом размножении потомство генетически отличается от своих родителей, так как между родителями происходит обмен генетической информацией.

Основой полового размножения является мейоз. Родителями являются две особи – мужская и женская, они вырабатывают разные половые клетки. В этом проявляется половой диморфизм, который отражает различие задач, выполняемых при половом размножении мужским и женским организмами.

Половое размножение осуществляется через гаметы – половые клетки, имеющие гаплоидный набор хромосом и вырабатывающиеся в родительских организмах. Слияние родительских клеток приводит к образованию зиготы, из которой в дальнейшем образуется организм-потомок. Половые клетки образуются в гонадах – половых железах (в яичниках у самок и семенниках у самцов).

ОВОГЕНЕЗ или Оогене́з - развитие женской половой клетки — яйцеклетки (яйца).

Во время эмбрионального развития организма гоноциты вселяются в зачаток женской половой гонады (яичника), и всё дальнейшее развитие женских половых клеток происходит в ней.

Этапы Оогене́за: размножение, рост и развитие. Его особенности:

1) Женские половые клетки формируются лишь в эмбриогенезе.

2)В течении жизни количество ооцитов снижается до 400(у новорожденной девочки их около 1 милиона)

3) Идет интенсивное накопление желтка.

4)Ооциты окружены одним или несколькими слоями фолликулярных клеток (затем ооцит превращается в граафов пузырек)

5)Созревание половых клеток осуществляется после овуляции.

6) После первого мейотического деления возникают две клетки разных размеров –вторичный ооцит и первое полярное тельце(или полоцит). Это тельце делится еще на два тельца. Позже они рассасываются.

При втором мейотическом деление вторичный ооцит делится на зрелую яйцеклетку и второе полярное тельце. В итоге в конце созревания образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом.

СТРОЕНИЕ ЯЙЦЕКЛЕТОК

Форма яйцеклеток обычно округлая. Размеры яйцеклеток колеблются в широких пределах – от нескольких десятков микрометров до нескольких сантиметров (яйцеклетка человека – около 120 мкм).К особенностям строения яйцеклеток относятся:наличие оболочек, менее располагающихся поверх плазматической мембраны и наличие в цитоплазме более или

большого количества запасных питательных веществ.

БИЛЕТ 39. Цитоплазма клеток:органоиды и включение.

Цитоплазма - обязательная часть клетки, заключен­ная между плазматической мембраной и ядром.

В состав цитоплазмы:

- лизосомы. В них находится набор ферментов, которые разрушают белки,НК, углеводы, липиды.

- эндоплазматическая сеть. Является системой синтеза и транспорта органических веществ в цитоплазме клетки.

- рибосомы. Происходит синтез белков.Затем вновь синтезированные белки поступают в эндоплазматическую сеть.

- комплекс Гольджи. Транспортирует продукты биосинтеза к поверхности и выводит их из клетки.Формирует лизосомы.

- митохондрии. В мембранах митохондрий происходит преобразование энергии питания веществ в АТФ, необходимые для жизни клетки.

- пластиды. (у растений) Зеленые хлоропласты, цветные (не зеленые) хромопласты и бесцветные лейкопласты.

-хлоропласты. В мембранах, благодаря хлорофиллу в хлоропластах происходит превращение АТФ. Энергия АТФ используется в хлоропластах для синтеза органических соединений, в первую очередь углеводов.

-хромопласты. П игменты, находящиеся в хромопластах, придают разную окраску растениям.

Лейкопласты. Накапливают крахмал. На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты.

-органоиды движения. В жидкости с помощью жгутиков и ресничек, так же с помощью выростов,образуются на поверхности клеток.

2.Регенерация и трансплантация.

Регенерация – возрождение, восстановление утраченных структур организма.

При невозможности регенерации осуществляют трансплантацию –пересадку органов и тканей. В процессе трансплантации участвуют донор и реципиент: пересаживаемый участок органа называют трансплантатом.

Аутотрансплантация – в пределах одного организма (пересадка кожи,костей,хряща)

Синотрансплантация – между животными чистых линий или между близнецами (монозиготными)

Аллотрансплантация – между организмами одного вида (переливания крови от человека к человеку)

Ксенотрансплантация – между организмами разных видов (свинья –обезьяна, человек –обезьяна)

БИЛЕТ 40. 1. Органические соединения клеток: белки. Их состав, строение, свойства.

Б елки – обязательная часть всех клеток. В состав входят 20 типов мономеров. Мономеры- аминокислоты, которые содержат аминогруппу, кислотную карбоксильную группу. Каждая аминокислота отличается радикалом. Первичная структура определяется порядком чередования аминокислот в цепи. Вторичная структура представляет собой спираль. Между группами N-Н и С=О, расположенными на соседних витках, возникают водородные связи., а затем спирализованная молекула белка образует клубок- третичную структуру.Четвертая структура: состоят из нескольких цепей, различающихся по первичной структуре. Объединяясь вместе, они создают сложный белок.

Нарушение природной структуры белка называют денатурацией (если нарушается 2,3,4 –тая структуры) Например, если сварить яйцо. После устранения денатурирующего фактора многие белки способны ренатурировать.

Белки- строительные материалы. Расщепляясь до аминокислот белки всасываются в кровь => попадают в клетки. Там строятся характерные для организма белки. Белки обязательные компоненты всех клеточных структур. В клетке происходит расщепление и окисление поступающих извне питательных веществ. Быстрое протекание обеспечивают ферменты – белки.

Р егуляторные белки. В железах вырабатываются гормоны. Часть гормонов –белки.

Белки – средства защиты. На попадание бактерий в кровь организм реагирует выработкой специальных защитных белков- антител. Эти белки связываются с чужеродными белками возбудителей заболеваний, тем самым подавляя их.

2 .Гипотезы возникновения жизни на Земле.

Креационизм, утверждающий, что жизнь была создана сверх естественным существом (Богом, космическим разумом т.п.) к этому направлению примыкают теологи и философы- идеалисты.

Теория самопроизвольного зарождения – жизнь самозарождается при создании для этого подходящих условий, и это на протяжении всей истории Земли на ней происходило неоднократно.

Теория стационарного состояния -. Жизнь существовала всегда, и только изменялись ее формы.

Теория панспермии. Жизнь на Землю была занесена из космоса, поскольку в нем зародыши жизни и белковые элементы непрерывно переносятся с планеты на планету (основание – найденные на метеоритах органические соединения).

Теория биохимической революции - жизнь произошла естественным путем в результате саморазвития химических и физических процессов.

Теория абиогенного происхождения жизни.

Теория была предложена биохимиком А.И. Опариным еще в 20-х годах прошлого века и дополненная Дж. Холдейном. Теория базировалась на представлении, что все начиналось с белков, и на возможности в определенных условиях спонтанного химического синтеза мономеров белков - аминокислот и белковоподобных полимеров (полипептидов) абиогенным путем.