Фазы клеточного цикла у эукариот.

2 периода:

Клеточного роста – интерфаза

G1 фаза – синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов (2n2c)

S фаза – репликация ДНК клеточного ядра, увеличение в два раза центриолей (2n4c)

G2 фаза – подготовка к делению: синтез белков, запас энергии (2n4c)

Клеточного деления - митоз

Обеспечивает равномерное распределение генетического материала в дочерние клетки.

 

Митоз, или непрямое деление – деление ядра соматических клеток эукариот с сохранением числа хромосом.

Профаза

Увеличение размеров ядра, появление хромосомных нитей; спирализация и дегидратация хромосом; удвоенные центриоли начинают отходить друг от друга к противоположным полюсам клетки, между ними образуется ахроматиновое веретено деления. (2n4c)

Прометафаза

Разрушение ядерной оболочки, ядрышки исчезают, заканчивается формирование веретена деления.

Метафаза

Движения хромосом почти полностью замирают, кинетохоры хромосом располагаются на экваторе, плечи хромосом располагаются перпендикулярно к веретену деления. Спирализация хромосом достигает максимум. (2n4c)

Анафаза

Центриоли расходятся и хроматиды отделяются друг от друга. Деления происходят одновременно во всех хромосомах. С этого момента сестринские хроматиды называются сестринскими хромосомами и начинают расходиться к полюсам клетки. (4n4c)

Телофаза

Хромосомы располагаются у полюсов клетки. Хромосомы деспирализуются, образуются новые ядрышки. Идет образование двух дочерних клеток, которые генетически идентичны друг другу и материнской. (2n2c)

Значение митоза:

- обеспечивает точное распределение генетического материала между дочерними клетками.

- основа роста и развития многоклеточного организма, регенерации тканей.

- основа бесполого размножения.

В животной клетке митоз длится 30-60 минут; в растительной – 2-3 часа.

Амитоз – прямое деление клетки, при котором не образуется веретено деления, не происходит спирализация хромосом, может заключаться только в делении ядра, что приводит к образованию многоядерных клеток.

Пример: в клетках поперечнополосатых мышц при патологии.

 

Пролиферация – разрастание ткани путем деления клеток. Термин – Рудольф Вирхов. Пролиферация поддерживает постоянство внутренней среды клетки либо направлена на восстановление организма вследствие нарушения его целостности. Регулировать интенсивность пролиферации можно стимуляторами и ингибиторами, которые могут вырабатываться и вдали от реагирующих клеток (например гормонами), и внутри них. Одни органы и ткани обладают очень высокой способностью к пролиферации клеток: соединительная, костная, печень, эпидермис, эпителий слизистых оболочек. Другие – более умеренной: скелетные мышцы, поджелудочная железа, слюнные железы. Третьи – совсем или почти лишены этой способности: центральная нервная система, миокард.

Митотический индекс – процент делящихся клеток от общего числа проанализированных клеток. Данный индекс можно вычислить, используя световой микроскоп, просчитав в поле зрения клетки с видимыми хромосомами и разделив его на общее число клеток в поле зрения.

Ингибиторы митоза: колхицин, он нарушает образование микротрубочек.

Кейлоны – гормоны – представлены белками или пептидами различной молекулярной массы; это вещества, тормозящие пролиферацию клеток.

 

6. Строение и свойства нуклеиновых кислот, их роль в передаче, хранении и воспроизведении наследственной информации (правила Чаргаффа, работы Ф. Крика и Д. Уотсона). Современные представления о механизме редупликации ДНК.

Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, образованные остатками нуклеотидов. 

ДНК:

Состав:

1) ДНК открыта Мишером в 1869 г. Локализация ДНК – ядро, митохондрии, пластиды, у прокариот в цитоплазме

2) Нуклеотид: азотистые основания пуриновые (А и Г) и пиримидиновые (Т и Ц), дезоксирибоза, остаток фосфорной кислоты.

3) Нуклеотиды связаны между собой сахарофосфатными связями, а азотистые основания – водородными.

4) 1953г. - Уотсон и Крик установили вторичную структуру ДНК – двойную спираль, которая закручена вокруг общей оси. Основывались на работе Чаргаффа:

· Количество А=Т (двойная связь), а Г=Ц (тройная связь).

· Количество пуринов равно количеству пиримидинов: А+Г=Т+Ц.

· Один виток спирали соответствует 10 парам нуклеотидов, а длина витка 3,4нм (длина одного нуклеотида 0,34нм).

Функции: 1) хранение генетической информации; 2) передача генетической информации в процессе деления клетки на основе редупликации; 3) матрица для синтеза всех РНК клетки.

Свойства:  •Репарация (восстановление).

•Репликация (удвоение):

§ Консервативная - исходная двойная спираль ДНК остается неизменной и целостной в процессе синтеза и строит новую двухцепочечную молекулу

§ Полуконсервативная - цепи двойной спирали молекулы ДНК расходятся, не разрываясь, и каждая из одиночных цепей ДНК служит матрицей для образования комплементарной цепи.

§ Дисперсионная - в процессе удвоения молекулы ДНК составляющие ее цепи разрываются или разрушаются, так что после синтеза дочерних молекул последние включают в свой состав случайным образом перекомбинированные фрагменты исходящих молекул.

Ферменты:

· Геликаза - раскручивает ДНК.

· Рестриктаза – разрывает цепочки ДНК.

· ДНК-полимераза - сшивает (5`- 3`).

· Топоизомераза - скручивание дочерних молекул.

· Лигаза- сшивает фрагменты оказаки.

                             

РНК:

Строение: Нуклеотид: азотистые основания пуриновые (А и Г) и пиримидиновые (У и Ц), рибоза, остаток фосфорной кислоты.

Функции:

· иРНК - несёт информацию о первичной структуре белка

· тРНК – переносит аминокислоты к месту синтеза белка

· рРНК – входит в состав рибосом и определяет их структуру

· мРНК (митохондриальная) и мяРНК (малые ядерные)

Все РНК синтезируются в ядре по матрице ДНК, затем идут в цитоплазму, где выполняют свои функции.

Репликон – единица репликации цепи (место удвоения).

Принцип кодирования и реализации генетической информации в клетке. Свойства генетического кода, их биологический смысл. Этапы реализации информации, их характеристика. Понятие о прямой и обратной транскрипции. Роль ревертаз.

Ген – участок ДНК, несущий какую-либо целостную информацию – о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК.

У прокариот гены имеют цистронное строение. Цистрон – участок ДНК, кодирующий одну полипептидную цепь. У эукариот – мозаичное строение, кодирующие участки – экзоны, некодирующие – интроны (больше).

Генетический код – последовательность нуклеотидов ДНК, определяющая последовательность аминокислот в полипептиде. Содержит информацию о 20 различных аминокислотах.

 

Принцип генетического кодирования:

Ген несет информацию или о ДНК, или о РНК. Последовательность аминокислот закодирована с помощью генетического кода (расшифрован Гамовым).

Принцип: одна аминокислота кодируется 3 нуклеотидами (триплетом).

Кодовая группа – кодон (триплет). Всего в генетическом коде 64 кодона: 61 смысловой, 3 стоп-кодона.

Свойства генетического кода:

1) Триплетность – одна аминокислота кодируется 3 нуклеотидами;

2) Универсальность – генетический код един для всех живых организмов;

3) Вырожденность – одна аминокислота может кодироваться несколько раз (искл!);

4) «Без запятых» - считывание идет в одном направлении, без вставок;

5) Специфичность – один кодон - одна аминокислота;

6) Линейность, неприрываемость – каждый нуклеотид входит в состав одного кодона, триплеты не накладываются друг на друга.

Этапы реализации генетической информации в клетке:

1.Редуплицация ДНК. Происходит удвоение молекулы ДНК с помощью ДНК-полимеразы.

2.Транскрипция ДНК. На транскрибируемой цепи ДНК с помощью ДНК-зависимой  РНК-полимеразы достраивается комплементарная цепь иРНК. Молекула иРНК является точной копией нетранскрибируемой цепи ДНК.

3.Процессинг (созревание) иРНК. Синтезированная молекула иРНК (первичный транскрипт) подвергается дополнительным превращениям. В большинстве случаев исходная молекула иРНК разрезается на отдельные фрагменты. Одни фрагменты – интроны – расщепляются до нуклеотидов, а другие – экзоны – сшиваются в  зрелую иРНК. Процесс соединения экзонов «без узелков» называется сплайсинг.

4.Трансляция иРНК. Трансляция (как и все матричные процессы) включает три стадии:

инициацию (начало), элонгацию (продолжение) и терминацию (окончание).

 

1) ДНК=(редупликация, ДНК-полимераза)>ДНК =(транскрипция, фермент – РНК-полимераза)> иРНК =(трансляция)> белок.

2) ДНК <= ДНК <(обратная транскрипция, фермент ревертаза)= иРНК

Инициация - образование пептидной связи между двумя первыми аминокислотами полипептида.

Элонгация - присоединение последующих аминокислот, т.е. наращивание полипептидной цепи.

Терминация - окончание синтеза полипептидной цепи.

 

Ревертаза - фермент, катализирующий синтез ДНК на матрице РНК в процессе, называемом обратной

транскрипцией.

Обратная транскрипция — это процесс образования двуцепочечной ДНК на матрице одноцепочечной РНК. Данный процесс называется обратной транскрипцией, так как передача генетической информации при этом происходит в «обратном», относительно транскрипции, направлении.

Реакция обратной транскрипции характерна для ретровирусов, она представляет собой многостадийный процесс, включающий так называемые «прыжки» - ревертазы. После попадания вирусной РНК (н-р ВИЧ) в клетку обратная транскриптаза (ревертаза), содержащаяся в вирусных частицах, синтезирует комплементарную ей ДНК, а затем на этой цепи ДНК, как на матрице, достраивает вторую цепь.