Организация насл.ап.клеток человека. Эухроматин,гетерохроматин.

Морфология хромосом

Митотическая суперкомпактизация хроматина делает возможным изучение внешнего вида хромосом с помощью световой микроскопии. В первой половине митоза они состоят из двух хроматид, соединенных между собой в области первичной перетяжки (центромеры или кинетохора) особым образом организованного участка хромосомы, общего для обеих сестринских хроматид. Во второй половине митоза происходит отделение хроматид друг от друга. Из них образуются однонитчатые дочерние хромосомы, распределяющиеся между дочерними клетками.

В зависимости от места положения центромеры и длины плеч, расположенных по обе стороны от нее, различают несколько форм хромосом: равноплечие, или метацентрические (с центромерой посередине), неравноплечие, или субметацентрические (с центромерой, сдвинутой к одному из концов), палочковидные, или акроцентрические (с центромерой, расположенной практически на конце хромосомы), и точковые —очень небольшие, форму которых трудно определить (рис. 3.52). При рутинных методах окраски хромосом они различаются по форме и соотносительным размерам. При использовании методик дифференциальной окраски выявляется неодинаковая флуоресценция или распределение красителя по длине хромосомы, строго специфические для каждой отдельной хромосомы и ее гомолога (рис. 3.53).

Таким образом, каждая хромосома индивидуальна не только по заключенному в ней набору генов, но и по морфологии и характеру дифференциального окрашивания.

ЭУХРОМАТИН

(от греч. eu — хорошо, полностью и хроматин), участки хромосом, сохраняющие деспирализованное состояние в покоящемся ядре (в интерфазе) и спирализующиеся при делении клеток (в профазе); содержат большинство генов и потенциально способны к транскрипции. Э. отличается от гетерохроматина меньшим содержанием метилированных оснований и блоков повторяющихся последовательностей ДНК, большим количеством негистоновых белков и ацетилированных молекул гистонов, менее плотной упаковкой хромосомного материала, что, как полагают, особенно важно для активности Э. и делает его потенциально более доступным для ферментов, обеспечивающих транскрипцию. Э. может приобретать свойства факультативного гетерохроматина — инактивироваться, что является одним из способов регуляции генной активности.

ГЕТЕРОХРОМАТИН

(от гетеро... и хроматин), участки хроматина, находящиеся в конденсированном (плотно упакованном) состоянии в течение всего клеточного цикла. Интенсивно окрашиваются ядерными красителями и хорошо видны в световой микроскоп даже во время интерфазы. Гетерохроматич. р-ны хромосом, как правило, реплицируются позже эухроматиновых и не транскрибируются, т. е. генетически весьма инертны. Ядра активных тканей и эмбриональных клеток большей частью бывают бедны Г. Различают факультативный и конститутивный (структурный) Г. Факультативный Г. присутствует только в одной из гомологичных хромосом. Пример Г. такого типа — вторая Х-хромосома у жен. особей млекопитающих, к-рая в ходе раннего эмбриогенеза инактивируется вследствие её необратимой конденсации. Структурный Г. содержится в обеих гомологичных хромосомах, локализован преим. в экспонированных участках хромосомы — в центромере, теломере, ядрышко-вом организаторе (во время интерфазы он располагается неподалёку от ядерной оболочки), обеднён генами, обогащен сателлитной ДНК и может инактивиро-вать расположенные по соседству гены (т. н. эффект положения). Этот тип Г. очень вариабелен как в пределах одного вида, так и в пределах близких видов. Он может влиять на синапсис хромосом, частоту индуцированных разрывов и рекомбинацию. Участкам структурного Г. свойственна адгезия (слипание) сестринских хроматид

Кариотип - совокупность количественных (число и размеры) и качественных (форма) признаков хромосомного набора соматической клетки.

 

Эволюция висцерального скелета и орг.слуха у позв.жив.

o Мозговой отдел черепа

o Висцеральный отдел черепа

В процессе эволюции шло:

• уменьшение частей мозгового черепа

• замена хрящей на кости

• сокращение подвижных элементов.

• число висцеральных дуг сократилось

• I и II висцеральные дуги видоизменились и дали начало челюстям, костям лицевого черепа, слуховым костям и хрящам гортани

o У рыб первая челюстная дуга состоит из верхнего небноквадратного и нижнего меккелевого хряща, эта дуга соединяется со второй висцеральной дугой состоящей из гиомандибулярного хряща, в результате чего получается гиостильное соединение мозгового и висцерального черепа.

o Начиная с земноводных I дуга соединяется с черепом сворим небным хрящом – это аутостильное соединение. Из гиомандибулярного хряща формируются слуховые кости. При нарушении онтогенеза у амфибий и рептилий вместо 3-х слуховых костей развивается только одна.

Строение органа слуха у разных классов:

•У рыб: имеется только внутренне ухо + перепончатый лабиринт с сатонитами, полулунный канал и зачаток улитки.

•У амфибий: внутреннее ухо имеет строение как у рыб, но имеется еще среднее ухо с одной слуховой остью и барабанной перепонкой.

•У рептилий: во внутреннем ухе улитка и полулунные каналы хорошо развиты, среднее ухо с малой полостью и имеется зачаток наружного уха.

•У птиц: хорошо сформировался наружный слуховой проход, в среднем ухе одна слуховая кость.

•У млекопитающих: внутренне ухо имеет улитку с 2,5 оборотами, полулунные каналы, мешочек и маточка. В среднем ухе 3 слуховых кости и барабанная перепонка. Наружное ухо состоит из слухового похода и ушной раковины.

Конечности:

• В скелете конечностей сформировались пояса конечностей

• Появилась пятипалая конечность

• Уменьшилось число костей в дистальных отделах

• Удлинились икроножные и укоротились дистальные отделы конечности

Пороки развития:

• Полидактилия – увеличение числа пальцев

• Полифалангия – увеличение числа фаланг

• Болезнь Шпренгеля – перемещение пояса конечностей на 1-2 позвонка вниз.

• Деформация грудной клетки (воронкообразная и килевидная).

Мускулатура.

• Соматическая – поперечнополосатая мускулатура – развивается из миотомов сомита и иннервируется спинномозговыми нервами.

• Висцеральная мышечная ткань – развивается из других участков мезодермы и иннервируется вегетативными нервами и может быть как гладкой, так и поперечнополосатой

 

Трихинелла. Trichinella spiralis et Trichinella nativa.

Тип: круглые черви (Nemathelmintes).

Класс: собственно круглые черви (Nematoda).

Вид: трихинелла. Trichinella spiralis et nativa.

 

Медицинское значение: трихинеллез, зооантропонозное заболевание.

Заражение: алиментарное – поедая плохо обработанное мясо (чаще свиней).

Хозяева:

Trichinella spiralis – человек, кошачьи, псовые, парнокопытные, ластоногие, непарнокопытные.

Trichinella nativa – грызуны, куньи, медвежьи, дикий кабан, барсук…)

Морфология и жизненный цикл:

Трихинелла мелкая раздельнополая живородящая нематода, длиной до 4 мм.

После съедания зараженного мяса личинки освобождаются от капсулы, проникают ворсинки слизистой тонкого кишечника, после разрушения которых возвращаются в просвет кишечника и уже через 2 суток превращаются в половозрелых червей. Самки в течение 3-6 недель рождают массу живых личинок – первое поколение личинок развивается в кишечнике до половозрелых особей. Последующие поколения личинок, пробуравливая стенку кишечника, проникают в кровь и лимфу разносятся по организму и оседают в поперечнополосатых мышцах хозяина (в основном в дельтовидных мышцах, диафрагме и межреберных мышцах). Где они разрушают часть мышечного волокна, скручиваются и инкапсулируются.

В животном мире трихинеллезом поражаются все классы животных. После смерти хозяина, его труп сведают трупоядные животные и насекомые которые становятся транспортными хозяевами и передают трихинелл по цепи питания.

Клиническая картина.

· Инкубационный период 1-4 недели.

· Начинается остро: ↑ t, отечность лица и век, боли в мышцах.

· Аллергические высыпания на коже.

· Бо­лезнь длиться от одной до нескольких недель, м.б. Exitus Letalis.

· ОАК: высокая эозинофилия.

Диагностика:

· Данные анамнеза – употребление ветеринарно непроверенного мяса

· Исследование остатков мяса

· При не­обходимости – биопсия мышцы.

· Трихинеллы в' мышцах обнаруживают методами трихинеллоскопии

· Иммунологический метод: ИФА, РГА («+» через 3 недели).

Профилактика:

· Тщательная термическая обработка мяса.

· Ветеринарно-санитарная экспертизу мяса перед продажей (если в 24 срезах находят трихинеллу, то тушу животного технически утилизируют)

· Санитарно-просветительская работа.

· Слоение и замораживание не обезвреживают мясо.

 

Билет 43

Репликация ДНК.

Одним из основных свойств материала наследственности является его способность к самокопированию —репликация. Это свойство обеспечивается особенностями химической организации молекулы ДНК, состоящей из двух комплементарных цепей. В процессе репликации на каждой полинуклеотидной цепи материнской молекулы ДНК синтезируется комплементарная ей цепь. В итоге из одной двойной спирали ДНК образуются две идентичные двойные спирали. Такой способ удвоения молекул, при котором каждая дочерняя молекула содержит одну материнскую и одну вновь синтезированную цепь, называют полуконсервативным (см. рис. 2.12).

Для осуществления репликации цепи материнской ДНК должны быть отделены друг от друга, чтобы стать матрицами, на которых будут синтезироваться комплементарные цепи дочерних молекул.

Инициация репликации осуществляется в особых участках ДНК, обозначаемых ori (от англ. origin —начало). Они включают последовательность, состоящую из 300 нуклеотидных пар, узнаваемую специфическими белками. Двойная спираль ДНК в этих локусах разделяется на две цепи, при этом, как правило, по обе стороны от точки начала репликации образуются области расхождения полинуклеотидных цепей — репликацчонные вилки, которые движутся в противоположных от локуса ori направлениях. Между репликационными вилками образуется структура, называемая репликаци-онным глазком, где на двух цепях материнской ДНК образуются новые полинуклеотидные цепи (рис 3.8, А).

С помощью фермента геликазы, разрывающего водородные связи, двойная спираль ДНК расплетается в точках начала репликации. Образующиеся при этом одинарные цепи ДНК связываются специальными дестабилизирующими белками, которые растягивают остовы цепей, делая их азотистые основания доступными для связывания с комплементарными нуклеотидами, находящимися в нуклеоплазме. На каждой из цепей, образующихся в области репликационной вилки, при участии фермента ДНК-полимеразы осуществляется синтез комплементарных цепей

В процессе синтеза репликационные вилки движутся вдоль материнской спирали в противоположных направлениях, захватывая все новые зоны.

Разделение спирально закрученных цепей родительской ДНК ферментом геликазой вызывает появление супервитков перед репликационной вилкой. Это объясняется тем, что при расхождении каждых 10 пар нуклеотидов, образующих один виток спирали, родительская ДНК должна совершить один полный оборот вокруг своей оси. Следовательно, для продвижения репликационной вилки вся молекула ДНК перед ней должна была бы быстро вращаться, что потребовало бы большой затраты энергии. В действительности это не наблюдается благодаря особому классу белков, называемых ДНК-топоизомеразами. Топоизомераза разрывает одну из цепей ДНК, что дает ей возможность вращаться вокруг второй цепи. Это ослабляет накопившееся напряжение в двойной спирали ДНК.

К высвобождающимся водородным связям нуклеотидных последовательностей разделенных родительских цепей присоединяются свободные нуклеотиды из нуклеоплазмы, где они присутствуют в виде дезоксирибонуклеозидгрифосфатов: дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ. Комплементарный нуклеозидтрифосфат образует водородные связи с определенным основанием материнской цепи ДНК. Затем при участии фермента ДНК-полимеразы он связывается фосфодиэфирной связью с предшествующим нуклеотидом вновь синтезируемой цепи, отдавая при этом неорганический пирофосфат (рис. 3.10).

Поскольку ДНК-полимераза присоединяет очередной нуклеотид к ОН-группе в 3'-положении предшествующего нуклеотида, цепь постепенно удлиняется на ее 3'-конце.

Особенностью ДНК-полимеразы является ее неспособность начать синтез новой полинуклеотидной цепи путем простого связывания двух нуклеозидтрифосфатов: необходим 3'-ОН-конец какой-либо полинуклеотидной цепи, спаренной с матричной цепью ДНК, к которой ДНК-полимераза может лишь добавлять новые нуклеотиды. Такую полинук-леотиднуй цепь называют затравкой или праймером.

Роль затравки для синтеза полинуклеотидных цепей ДНК в ходе репликации выполняют короткие последовательности РНК, образуемые при участии фермента РНК-праймазы (рис. 3.11). Указанная особенность ДНК-полимеразы означает, что матрицей при репликации может служить лишь цепь ДНК, несущая спаренную с ней затравку, которая имеет свободный 3'-ОН-конец.

Способность ДНК-полимеразы осуществлять сборку полинуклеотида в направлении от 5'- к 3' -концу при антипараллельном соединении двух цепей ДНК означает, что процесс репликации должен протекать на них по-разному. Действительно, если на одной из матриц (3' → 5') сборка новой цепи происходит непрерывно от 5'- к 3'-концу и она постепенно удлиняется на 3'-конце, то другая цепь, синтезируемая на матрице (5' → 3'), должна была бы расти от 3'- к 5'-концу. Это противоречит направлению действия фермента ДНК-полимеразы.

В настоящее время установлено, что синтез второй цепи ДНК осуществляется короткими фрагментами (фрагменты Оказаки) также в направлении от 5'- к 3'-концу (по типу шитья «назад иголкой»). У прокариот фрагменты Оказаки содержат от 1000 до 2000 нуклеотидов, у эукариот они значительно короче (от 100 до 200 нуклеотидов). Синтезу каждого такого фрагмента предшествует образование РНК-затравки длиной около 10 нуклеотидов. Вновь образованный фрагмент с помощью фермента ДНК-лигазы соединяется с предшествующим фрагментом после удаления его РНК-затравки.В связи с указанными особенностями репликационная вилка является асимметричной. Из двух синтезируемых дочерних цепей одна строится непрерывно, ее синтез идет быстрее и эту цепь называют лидирующей. Синтез другой цепи идет медленнее, так как она собирается из отдельных фрагментов,требующих образования, а затем удаления РНК-затравки. Поэтому такую цепь называют запаздывающей (отстающей). Хотя отдельные фрагменты образуются в направлении 5' → 3', в целом эта цепь растет в направлении 3' → 5' (рис. 3.12, А).

В виду того, что от локуса ori как правило начинаются две репликационные вилки, идущие в противоположных направлениях, синтез лидирующих цепей в них идет на разных цепях материнской ДНК

Конечным результатом процесса репликации является образование двух молекул ДНК, нуклеотидная последовательность которых идентична таковой в материнской двойной спирали ДНК.

Рассмотренная последовательность событий, происходящих в ходе репликативного синтеза, предполагает участие целой системы ферментов: геликазы, топоизомеразы, дестабилизирующих белков, ДНК-полимеразы и других, совместно действующих в области репликационной вилки

Репликация ДНК у про- и эукариот в основных чертах протекает сходно, однако, скорость синтеза у эукариот (около 100 нуклеотидов/с) на порядок ниже, чем у прокариот (1000 нуклеотидов/с). Причиной этого может быть образование ДНК эукариот достаточно прочных соединений с белками (см. гл 3.5.2.), что затрудняет ее деспирали-зацию, необходимую для осуществления репликативного синтеза.

Фрагмент ДНК от точки начала репликации до точки ее окончания образует единицу репликации — репликон. Однажды начавшись в точке начала (локус on), репликация продолжается до тех пор, пока весь репликон не будет дуплицирован. Кольцевые молекулы ДНК прокариотических клеток имеют один локус on и представляют собой целиком отдельные репликоны. Эукариотические хромосомы содержат большое число репликонов. В связи с этим удвоение молекулы ДНК, расположенной вдоль эукариотической хромосомы, начинается в нескольких точках. В разных репликонах удвоение может идти в разное время или одновременно.

А. В связи с антипараллельностью цепей ДНК синтез дочерних цепей идет по-разному, на верхней материнской цепи дочерняя цель синтезируется непрерывно—лидирующая цепь, на нижней материнской цепи дочерняя цепь собирается из фрагментов Оказаки —отстающая цепь

Б. Синтез лидирующих цепей в раэнонаправленных вилках происходит на разных цепях материнской ДНК