О сущности живого. Нуклеопротеидные комплексы. Эволюция представлений о химической сущности жизни.

О сущности живого. Нуклеопротеидные комплексы.Эволюция представлений о химической сущности жизни.

 

Ф.Энгельс: «Жизнь – способ существования белковых тел»

Жизнь – активная форма существования материи; период существования отдельно взятого организма от момента его возникновения до старости.

 

Нач XX в. академик Кольцов – гипотеза «Особых кольцевых молекул белков»

ДНК как хим соед-е идентифицировано ещё в XIX в. Мишер.

Опыт Гриффитса 1926 – феномен трансформации (в феномене трансформации два участника: бакт и чужеродн ДНК, к-ая измен св-ва бактерии. ТФ – трансформирующий фактор - из убитого S-штамма вызвал превр-е R-штамма в S-штамм)

Гриффитс не смог определить химическую природу ТФ.

1944-лаб-я Эвери – экспериментальные доказательства - ТФ идентичен ДНК.

 

R + мышь – жив; S + мышь – мёртв; S(t) + мышь – жив; S(t) + R - мёртв

 

В живых системах 3 потока: ЭНЕРГИИ, ВЕЩЕСТВА и ИНФОРМАЦИИ, кот. подчиняются законам термодинамики.
1 ЗАКОН: В плане энергии нельзя выиграть (переходит из 1 вещ в другое)
2 ЗАКОН: В плане энергии нельзя остаться «при своих» (при переходе энергии ее часть теряется, выделяется в виде тепла)

Нуклеи к-ты (ДНК, РНК) и белки являются субстратом жизни. Ни нуклеин к-ты, ни белки в отдельности не являются субстратами жизни. Поэтому считают, что субстратами жизни являются нуклеопротеиды. Нет живых систем, не содержащих их (от вирусов до человека). Однако они являются субстратом жизни лишь когда находятся и функционируют в клетке, Вне клеток – это обычные химич соед-я. Следоват-но, жизнь – это взаимод-е нуклеин к-т и белков, а живое – то, что содержитсамовоспроизводящуюся молекулярную систему в виде механизма активного воспроизв-ва синтеза нуклеиновых кислот и белков. Жизнь существует в виде нуклеопротеидных комплексов.

Клетка – миниатюрная биосистема. 5 признаков живых систем.

(см 1 вопр)

Клетка – это самостоятельная биосистема, уровень организации живой материи, кот присущи проявления основных свойств живого:
5 признаков живых систем:

1. Открытость (живые системы обмениваются с окр средой энергией, веществами, информацией)
2. Самообновление (системы эволюционируют во времени)
3. Саморегуляция (гомеостаз; системы не требуют регуляции из вне)
4. Самовоспроизведение
5. Высокоупорядоченность

Клетка представляет собой единицу строения, развития и размножения организмов -самоуправляемая система. Управляющая генетическая система клетки предствалена сложными макромолекулами - нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК). Клетка может существовать только как целостная система, неделимая на части. Целостность клетки обеспечивают биологические мембраны. Клетка - элемент системы более высокого ранга - организма. Части и органоиды клетки, состоящие из сложных молекул, представляют собой целостные системы более низкого ранга. Клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента живых организмов.
Клеточня теория – одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения живых организмов.

Современная клеточная теория включает следующие основные положения:
1. Клетка – единица строения (все живые существа состоят из клеток).

2. Клетка – единица жизнедеятельности (все клетки сходны по строению, химическому составу и жизненным функциям).

3.Клетка – мельчайшая единица живого (каждая клетка реализует все св-ва живого)

4. Клетка – единица размножения (кажд клетка возникает из клетки) – Р.Вирхов

Принцип клеточной компартментации. Организация и свойства биологической мембраны. История изучения.

См. 4 вопрос.

История изучения:

1902, Овертон находит липиды в составе пзазматической мебраны.

1925, Гортер и Грендел показывают наличие двойного слоя липидов в мембране эритроцитов.

1935, «бутербродная» модель Даниелли и Давсона (липидный бислой между двумя слоями белков)

Накопл-е фактов, необъяснимых с позиции «бутербродной» мембраны (мембраны очень динамичны)

1962, Мюллер создает плоскую модель искусственной мембраны
1957-1963, Робертсон формулирует понятие элементарная биологическая мембрана.

1972, создание Зингером и Николсоном жидкостно-мозаичной модели мембраны.

 

Структурная организация и свойства биологических мембран.

См. 5 вопрос

 

Мембранные белки и липиды.

Мембранные белки:

• периферические (примыкают к билипидному слою) – связ с липидными головками с помощью ионных связей; легко экстрагируются из мембран.
• интегральные белки (пронизывающие – имеют каналы-поры, через к-рые проходят водорастворимые в-ва; погруженные белки (полуинтегральные) – пронизывают наполовину) – взаимодействуют с липидами на основе гидрофобных связей.

Мембранные липиды:

• фосфолипиды – ост-к ж.к. – идеальный компонент для реализации барьерной ф-ции
• гликолипиды – ост-к ж.к. + ост-к а/к
• холестерол – стероидный липид, ограничив подвижн-ть липидов, уменьшает текучесть, стабилизирует мембрану.

Образование АТФ в митохондриях.

См. 31 вопрос

 

Образование АТФ в клетке. Хемиосмотическая гипотеза Митчела.

См. 31 вопрос

 

Хемиосмотическая теория:

Для образования АТФ ферментная система АТФ-синтетаза использует разницу электрохимических потенциалов и концентрации ионов водорода на разных сторонах мембраны, перераспределяя поток водорода: с внешней мембраны переносит ионы водорода на внутреннюю. Во время перенесения электронов от НАДН к кислороду выделяется энергия, необходимая для синтеза трех молекул АТФ.

 

Лизосомы. Образование, строение и функции. Морфологическая гетерогенность лизосом. Лизосомные патологии.

Лизосомы-специализированная часть внутриклеточной катаболической системы. Они представляют собой мемьранные пузырьки, содержащие ферменты. Известно более 50 лизосомных ферментов, которые обеспечивают расщепление макромолекул (различные протеазы, нуклеазы, гликозидазы, липазы…). Все они являются кислыми гидролазами. Мембрана лизосомы обладает рядом особенностей. Она образует барьер, устойчивый к действию гидролаз и предотвращающий их утечку. Мембрана содержит АТФ-зависимый протонный насос, который осуществляет закисление среды внутри лизосомы. Транспортные белки в мембране лизосомы переносят низкомолекулярные продукты расщепления в цитозоль. Первичная функция лизосом-участие в процессах внутриклеточного расщепления макромолекул до низкомолекулярных соединений. Поступление веществ в лизосомы происходит разными путями:

1.различные макромолекулы из внеклеточного пространства поступают в клетку в окаймленных пузырьках, образующихся в результате эндоцитоза. После этого они последовательно обнаруживаются сперва в периферических, затем в перинкулеарных эндосомах и наконец подвергаются действию гидролаз в эндолизосомах. Ферменты доставляются в эндолизосомы из аппарата Гольджти транспортными пузырьками, которые иногда называют первичными лизосомами. Дальнейшее расщепление происходит в зрелых лизосомах, называемых также вторичными.

2.при поглощении крупных объектов образуются фагосомы. Их слияние с эндолизосомами приводит к образованию фаголизосом.

3. характерен для аутофагии. Происходит расщепление собственных компонентов клетки. Аутофагия начинается с отделения органоида, предназначенного для расщепления от цитоплазмы за счет мембраны ЭПР. Получившаяся аутофагосома сливается с эндолизосомой и образуется аутофаголизосома. При аутофагии перевариваются органоиды, утратившие функциональную активность вследствие старения или регенерации отдельных клеточных структур. Она также может быть направлена на реализацию специальных задач (например, обеспечение жизнедеятельности при голодании).

После накопления в лизосоме непереваренных остатков она превращается в остаточное тельце или телолизосому. Содержимое телолизосомы либо выводится путем экзоцитоза, либо длительное время хранится в клетке.

В многоклеточных организмах гидролазы лизосом необходимы для гистогенеза и дифференцировки органов. Они обеспечивают процессы деструкции личиночных тканей при метаморфозе. В том случае имеет место автолиз-самопереваривание клеток в результате высвобождения ферментов лизосом. Он происходит также после гибели клетки и при некоторых патологиях.

Многие наследственные заболевания связаны с нарушением работы лизосом (болезни накопления). Они могут быть вызваны дефектом гидролах\з. Это приводит к снижению активности ферментов и перегрузке лизосом непереваренными веществами. Например, при болезни Тея-Сакса нарушено расщепление липидов. Больные дети страдают задержкой умственного развития и умирают в возрасте 2-4 лет. Еще одной причиной развития болезней накопления может быть нарушение сортировки и транспорта ферментов в лизосомы, как в случае I-клеточной болезни.

 

Пероксисомы. Образование, строение и функции.

Мембранные пузырьки с однородным или гранулярным матриксом. В центре-сердцевина (нуклеоид) из кристаллических структур, образованных фибриллами или трубочками. Во фракции пероксисом обнаруживается до 15 ферментов, связанных с метаболизмом перекиси водорода (Н2О2). Это окислительные ферменты, при работе которых образуется перекись водорода, и каталаза, приводящая к утилизации токсичной для клеток Н2О2. Таким образом, пероксисомы защищают клетку от действия перекиси водорода. Пероксисомы обнаружены во всех эукариотических клетках. Они являются главным центром утилизации кислорода (наряду с митохондрией). Кислород используется ими для окислительных реакций, не сопровождающихся накоплением энергии в виде АТФ. Образующаяся перекись водорода используется для окисления субстратов, а ее излишки разрушаются с образованием воды. Число пероксисом варьирует в клетках разных типов. Особенно важное значение они имеют в растительных клетках. В прорастающих семенах имеется разновидность пероксисом-глиоксисомы. Они обеспечивают превращение жирных кислот запасенных липидов в сахара в ходе реакций глиоксилатного цикла. Другой тип пероксисом в клетках листьев катализирует окисление побочных продуктов фотосинтеза. Пероксисомы способны к саморепродукции. Новые образуются в результате роста и деления предшествующих. Белки поступают в пероксисому из цитозоля. Липиды переносятся в их мембраны от места синтеза через цитозоль. Доставка липидов обеспечивается специальными транспортными белками-переносчиками.

 

Образование и роль рибосом в клетке.

В клетках эукариот существует 2 разновидности рибосом: рибосомы цитоплазмы (80S) и рибосомы, находящиеся в митохондриях и пластидах (50-80S)

Рибосомы состоят из двух субъединиц большой и малой. Малая субъединица рибосомы удерживает мРНК и тРНК, а большая катализирует образование пептидной связи. В состав субъединиц входят рРНК и белки (преимущественно глобулярные). Большая субъединица рибосомы состоит из 3 молекул рРНК и 50 белков, а малая из 1 молекулы рРнк и 30 белков. Субъединицы рибосом собираются в ядрышке и через ядерные поры выходят в цитоплазму, где находятся в диссоциированном состоянии. 2 субъединицы образуют комплекс- рибосому только при осуществлении синтеза полипептида на иРНК(процесс трансляции). Если к иРНК прикрепляется множество рибосом, то такой комплекс называется полисомой.

 

РАЗДЕЛ 2

Классификация тератогенов.

 

Классификация тератогенов:

– мутагены (ионизирующая радиация, лекарственные препараты и др.)

– вирусы (краснуха, герпес, цитомегаловирус или сокращенно ЦМВ и др.)

– Микроорганизмы и простейшие (бактерии Treponema, простейшие Toxoplasma)

-Лекарственные препараты и химические соединения (Veratrum californicum – группа алкалоидов, хинин, алкоголь, пестициды, ртуть, ретиноевые кислоты – аналоги витамина А, талидомид, различные токсиканты)

Начнем с мутагенов. Чаще всего они вызывают такие пороки развития, как сросшиеся пальцы и т. п.

Вирусы

- краснуха (если будущая мама заболела краснухой в 1 триместр беременности, то в 1 из 6 случаев дети рождаются с катарактой, глухотой, болезнями сердца и пр.)

– цитомегаловирус (инфицирование зародыша всегда фатально, лишь в случае заражения ребенка на позднем сроке он может выжить. Но будут такие пороки развития как – слепота, глухота, ДЦП и др.)

Микроорганизмы и простейшие

– Toxoplasma (ребенок заражается от мамы через плаценту, это врожденная форма токсоплазмоза. Ребенок может умереть при рождении, максимум такие дети доживают до 3-ех лет)

-Treponemasp.(это возбудитель сифилиса. Заражение ребнка на раннем сроке – смерть зародыша, на позднем – врожденная глухота)

Лекарственные препараты

– Veratrumcalifomicum (растение, произрастающие в Альпах. Вызывает уродство – циклоп. А так же недоразвитый гипофиз или его отсутствие влечет за собой смерть)

-Хинин (вызывает глухоту)

– Алкоголь (отставание в умственном и физическом развитии)

– Никотин (при выкуривании больше 20 сигарет в день рождаются дети с более маленьким весом и ростом. Никотин в более больших количествах может убить мужской эмбрион на раннем сроке)

– Пестициды, органические вещества, содержащие ртуть (вызывают неврологические нарушения и аномалии в поведении детей. Врожденные уродства, поражения головного мозга и слепота – болезнь Минамоты)

– Ретиноевые кислоты (аналог витамина А, им лечат угревую сыпь, прыщи. Влияет на дифференцировку эпителия. Из 59 плодов: 26 – без видимых изменений, 21 – явные уродства, 12 – спонтанные аборты. К явным уродствам относятся – отсутствие ушных раковин или их дефекты, расщепленное небо, отсутствие или редукция челюстей, аномалия артериальной дуги и д. р.)

-Талидомид (слабый транквилизатор – снотворное.)

 

Поначалу ученые, которые создали это снотворное, не знали, что в зависимости от используемого изомера, могут быть разные последствия. Это закончилось трагедией и большое количество детей пострадало. Сейчас все изменилось.

Вот какие последствия были вызваны правовращающимся изомером – синдром врожденных уродств, такие как, амелия – отсутствие длинных костей или меромилия – резко редуцированные длинные кости. Амелия – нет рук или ног (или и то и другого). Меромилия – руки, как плавники.

Генеративные мутации.

 

Мутации, возникающие в клетках полового зачатка и в половых клетках, называют генеративными. Необходимость такого разделения вызвана тем, что эволюционная ценность генеративных и соматических мутаций различна и определяется типом размножения организма. Мутации генов в половых клетках обнаруживаются на стадии зиготы следующих поколений. Если генеративная мутация возникает в одной клетке на ранней стадии зачаткового пути или в период размножения сперматогониев и оогониев, то такая мутация размножится в количестве, пропорциональном числу, прошедших клеточных делений. В этом случае часть половых клеток будет нести мутантную аллель, а у части генотип останется неизменным. Особь с такими половыми клетками будет нести «пучок» идентичных мутаций, которые обнаруживаются генетически при скрещивании. Мутация, возникшая на стадии сперматозоида или яйцеклетки, останется, как правило, единичной.

 

У - сцепленное наследование

1) признак имеют только мужчины;

РАЗДЕЛ 3

 

Фасциолез

Компонентами природного очага являются:

• Возбудитель (Fasciola hepatica – Печёночный сосальщик);
• Восприимчивые к возбудителю животные – резервуары (крупные копытные животные);
• Соответствующий комплекс природно-климатических условий, в которых существует данный биогеоценоз (фасциолез встречается повсеместно, но чаще в странах с тёплым и влажным климатом).

Профилактика: не употреблять в пищу сырую воду, немытые овощи и фрукты.

 

 

Описторхоз

Компонентами природного очага являются:

• Возбудитель (Opisthorchis felineus – Кошачий сосальщик);
• Восприимчивые к возбудителю животные – резервуары (животные, питающиеся рыбой);
• Соответствующий комплекс природно-климатических условий, в которых существует данный биогеоценоз (Западная Сибирь, Восточная Европа).

Профилактика: не употреблять в пищу плохо обработанную термически рыбу

 

 

 

Мочеполовой шистосомоз

Компонентами природного очага являются:

• Возбудитель (Schistosoma haematobium – кровяная шистосома);
• Восприимчивые к возбудителю животные – резервуары (обезьяны);
• Соответствующий комплекс природно-климатических условий, в которых существует данный биогеоценоз (страны с тропическим и субтропическим климатом).

Окончательные хозяева: человек, обезьяны

Промежуточные хозяева: пресноводные моллюски

Профилактика: не купаться в заражённых водоёмах

 

 

Кишечный шистосомоз

Компонентами природного очага являются:

• Возбудитель (Schistosoma mansoni – кровяная шистосома);
• Восприимчивые к возбудителю животные – резервуары (грызуны, обезьяны);
• Соответствующий комплекс природно-климатических условий, в которых существует данный биогеоценоз (страны Африки и Южной Америки).

Профилактика: не купаться в заражённых водоёмах, не пить сырую воду.

 

 

Парагонимоз

Компонентами природного очага являются:

• Возбудитель (Paragonimus westermani – лёгочный сосальщик);
• Восприимчивые к возбудителю животные – резервуары (животные, питающиеся ракообразными);
• Соответствующий комплекс природно-климатических условий, в которых существует данный биогеоценоз (страны Центральной, Восточной и Юго-Восточной Азии, Африки, Южной Америки).

Профилактика: не употреблять в пищу сырое мясо ракообразных.

 

 

12. Природно-очаговые цестодозы на примере дифиллоботриоза.

 

Дифиллоботриоз

Компонентами природного очага являются:

• Возбудитель (Diphyllobothrium latum – широкий лентец);
• Восприимчивые к возбудителю животные – резервуары (хищные рыбы);
• Соответствующий комплекс природно-климатических условий, в которых существует данный биогеоценоз (северные районы Европы и Америки).

 

Окончательные хозяева: человек и животные, которые питаются рыбой

Промежуточные хозяева: 1) пресноводные рачки (циклопы);

2) пресноводные рыбы (хищные рыбы – резервуар)

 

 

Профилактика: не употреблять в пищу плохо обработанную термически рыбу, свежепросоленную рыбу или икру.

 

 

13. Природно-очаговые цестодозы на примере эхинококкоза.

Эхинококкоз

Компонентами природного очага являются:

• Возбудитель (Echinococcus granulosus – эхинококк);
• Восприимчивые к возбудителю животные – резервуары (волки, лисицы, шакалы, песцы);
• Соответствующий комплекс природно-климатических условий, в которых существует данный биогеоценоз (повсеместно, преимущественно в регионах с развитым отгонным животноводством).

 

Окончательные хозяева: млекопитающие семейства Собачьи

Промежуточные хозяева: человек, травоядные млекопитающиеся, свиньи

Профилактика: личная гигиена, особенно после контакта с собаками

 

Трихинеллез

Компонентами природного очага являются:

• Возбудитель (Trichinella spiralis – трихина);
• Восприимчивые к возбудителю животные – резервуары (дикие хищные и всеядные животные);
• Соответствующий комплекс природно-климатических условий, в которых существует данный биогеоценоз (повсеместно, на всех континентах и во всех природно-климатических зонах).

 

Окончательные хозяева, промежуточные хозяева: человек, хищные и всеядные животные

Инвазионная форма: инкапсулированная личинка

Путь заражения: алиментарный (через мясо свиньи, диких животных)

Патогенные формы: половозрелая особь, личинка

Профилактика: не употреблять в пищу мясо, не прошедшее санитарный контроль.

 

 

О сущности живого. Нуклеопротеидные комплексы.Эволюция представлений о химической сущности жизни.

 

Ф.Энгельс: «Жизнь – способ существования белковых тел»

Жизнь – активная форма существования материи; период существования отдельно взятого организма от момента его возникновения до старости.

 

Нач XX в. академик Кольцов – гипотеза «Особых кольцевых молекул белков»

ДНК как хим соед-е идентифицировано ещё в XIX в. Мишер.

Опыт Гриффитса 1926 – феномен трансформации (в феномене трансформации два участника: бакт и чужеродн ДНК, к-ая измен св-ва бактерии. ТФ – трансформирующий фактор - из убитого S-штамма вызвал превр-е R-штамма в S-штамм)

Гриффитс не смог определить химическую природу ТФ.

1944-лаб-я Эвери – экспериментальные доказательства - ТФ идентичен ДНК.

 

R + мышь – жив; S + мышь – мёртв; S(t) + мышь – жив; S(t) + R - мёртв

 

В живых системах 3 потока: ЭНЕРГИИ, ВЕЩЕСТВА и ИНФОРМАЦИИ, кот. подчиняются законам термодинамики.
1 ЗАКОН: В плане энергии нельзя выиграть (переходит из 1 вещ в другое)
2 ЗАКОН: В плане энергии нельзя остаться «при своих» (при переходе энергии ее часть теряется, выделяется в виде тепла)

Нуклеи к-ты (ДНК, РНК) и белки являются субстратом жизни. Ни нуклеин к-ты, ни белки в отдельности не являются субстратами жизни. Поэтому считают, что субстратами жизни являются нуклеопротеиды. Нет живых систем, не содержащих их (от вирусов до человека). Однако они являются субстратом жизни лишь когда находятся и функционируют в клетке, Вне клеток – это обычные химич соед-я. Следоват-но, жизнь – это взаимод-е нуклеин к-т и белков, а живое – то, что содержитсамовоспроизводящуюся молекулярную систему в виде механизма активного воспроизв-ва синтеза нуклеиновых кислот и белков. Жизнь существует в виде нуклеопротеидных комплексов.