Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Посттрансляционные изменения белков. Фолдинг белков и его значение для жизнедеятельности клетки
|
|
Посттрансляционные изменения-это изменение первичной структуры полипептидной цепи после того, как она образуется на рибосомах; это химическое превращение,изменяющее структуру цепи.
Основные реакции:
-катализация специфическими ферментами
-могут происходить как во время синтеза белка, так и после него
-нематричные процессы-отсюда множественные формы белка
-некоторые реакции характерны для очень многих белков, а некоторые для ограниченной группы белков
-более 5% генов в геноме человека кодируют фермент, участвующий в посттрансляционной модификации белка
Значение: благодаря изменению увеличивается разнообразие белковых молекул, происходит правильная сборка молекул и повышение стабильности белков, осуществляется контроль жизни клетки.
Фолдинг белков-это пространственная сборка белков; процесс при котором белок принимает нативное(правильная третичная структура) состояние. При образовании третичной структуры главную роль играют гидрофобные взаимодействия. Чтобы не произошло склеивание участков существуют- шапероны и шаперонины. Шаперон-белковая машина,помагающая другим белкам приобрести правильную пространственную конформацию. Они связываются с развернутой молекулой белка,удерживают ее,защищают гидрофобные группы и переносят в нужное место.Шапероны взаимодействуют с белком до его ухода с рибосомы.
Шаперонины-сложные белки, состоящие из большого количества субъединиц. В этот стаканчик помещаются полипептидная цепь и закрывается крышечкой. Тепловой шок клетки стимулирует выработку шаперонов. Ферменты, которые разрушают белки:
- протилазы
- Убиктивин (белок-матка) присоединяется к месту разрушения(«поцелуй смерти»)
Болезни: болезнь Альцгеймера, болезнь хантингтона.
28. Экспрессия генов в процессе биосинтеза белка. Регуляция экспрессии генов у про- и эукариот. Гипотеза «один ген — один фермент», ее современная трактовка.
Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии посттрансляционных модификаций белков.
Экспрессия генов является субстратом для эволюционных изменений.
Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции у прокариот:
Регуляция транскрипции в клетках осуществляется на уровне индивидуальных генов, их блоков и даже целых хромосом. Возможность управления многими генами, как правило, обеспечивается наличием у них общих регуляторных последовательностей нуклеотидов, с которыми взаимодействуют однотипные факторы транскрипции. В ответ на действие специфических эффекторов такие факторы приобретают способность с высокой точностью связываться с регуляторными последовательностями генов. Следствием этого является ослабление или усиление транскрипции соответствующих генов. Три основных этапа транскрипции, которые, используются бактериальными клетками для регуляции синтеза РНК – инициация, элонгация и терминация.
Экспрессия генов эукариот отличатся от прокариот:
1) У эукариот имеются три типа РНК-полимераз: РНК-полимераза1, РНК-полимераза2, РНК-полимераза3.
2) Промоторный участок у эукариот более длинный.
3) У эукариот любой ген представляет чередующимися кодирующими и некодирующими последовательностями. Кодирующие – экзоны, некодирующие – интроны.
4) У эукариот встречаются усилители, узнаваемыми белками. Они могут быть расположены достаточно далеко от начала транскрипции. Усилитель и связанный с ним белок приближаются к участку связывания РНК-полимеразы с ДНК.
5) Существуют "глушители", подавляющие транскрипцию.
Гипотеза “один ген - один фермент”, предполагает, что каждый ген может кодировать только одну полипептидную цепь, которая, в свою очередь, может входить как субъединица в более сложный белковый комплекс. Теория выдвинута Г.Бидлом и Э.Татумом в 1941 на основании генетико-биохимического анализа нейроспоры, они обнаружили выключение в экспериментальных условиях под действием различных мутаций каждый раз только одной какой-либо цепи биохимических реакций. Сомнения в абсолютной справедливости данной теории появились в связи с открытием системы «два гена - один полипептид», а также с существованием перекрывающихся генов. С функциональных позиций данная теория условна в связи с нахождением многофункциональных белков.
29. Закономерности существования клетки во времени. Клеточный (жизненный) цикл. Апоптоз и некроз. Митотический (пролиферативный) цикл. Главные события митотического цикла. Репродуктивная (интерфаза) и разделительная (митоз) фазы митотического цикла. Проблемы клеточной пролиферации в медицине.
Клеточный цикл — это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
Важным компонентом клеточного цикла является митотический цикл — комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. Кроме того, в жизненный цикл включается период выполнения клеткой специфических функций многоклеточного организма, а также периоды покоя.
Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации.
Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. По двум главным событиям митотического цикла в нем выделяют репродуктивную(интерфаза) и разделительную(митоз) фазы. Апоптоз — программируемая клеточная смерть, регулируемый процесс самоликвидации на клеточном уровне, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции. Процесс апоптоза продолжается 1—3 часа. Одной из основных функций апоптоза является уничтожение дефектных (повреждённых, мутантных, инфицированных) клеток. Некроз - патологический процесс, выражающийся в местной гибели ткани в живом организме в результате какого-либо экзо- или эндогенного повреждения. Некроз проявляется в набухании, денатурации и коагуляции цитоплазматических белков, разрушении клеточных органелл и, наконец, всей клетки.
30. Митотический цикл. Основные события периодов интерфазы. Содержание и значение фаз митоза. Биологическое значение митоза.
G1 – 2n2c, S – 2n4c, G2 – 2n4c
Митотический (пролиферативный) цикл —комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления.
Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации.
Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. Указанным событиям сопутствуют закономерные изменения химической и морфологической организации хромосом.
По двум главным событиям митотического цикла в нем выделяют репродуктивную (интерф) и разделительную (митоз) фазы.
В начальный отрезок интерфазы (постмитотический, пресинтетический, или G1-период) восстанавливаются черты организации интерфазной клетки, завершается формирование ядрышка, начавшееся еще в телофазе. Из цитоплазмы в ядро поступает значительное количество белка. В цитоплазме параллельно реорганизации ультраструктуры интенсифицируется синтез белка. Осуществляются процессы подготовки следующего периода интерфазы — синтетического.
В синтетическом или S-периодв удваивается количество наследственного материала клетки. Он заключается в расхождении биспирали ДНК на две цепи с последующим синтезом возле каждой из них комплементарной цепочки. В результате возникают две идентичные биспирали. Молекулы ДНК, комплементарные материнским, образуются отдельными фрагментами по длине хромосомы, причем неодномоментно (асинхронно) в разных участках одной хромосомы, а также в разных хромосомах. Затем участки (единицы репликации — репликоны) новообразованной ДНК «сшиваются» в одну макромолекулу.
Отрезок времени от окончания синтетического периода до начала митоза занимает постсинтетический (предмитотический), или G2-neриод интерфазы. Он характеризуется интенсивным синтезом РНК и особенно белка. Завершается удвоение массы цитоплазмы по сравнению с началом интерфазы. Это необходимо для вступления клетки в митоз.
П: 2n4c; М: 2n4c; А: 2n2c – 4n4c; Т: 2n2c
Профаза. Хромосомы спирализуются и приобретают вид нитей. Ядрышко разрушается. Распадается ядерная оболочка. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки, между ними микротрубочки образуют веретено деления.
Метафаза. Заканчивается образование веретена деления. Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка). Микротрубочки веретена деления связаны с кинетохорами хромосом. Каждая хромосома продольно расщепляется на две хроматиды (дочерние хромосомы), соединенные в области кинетохора.
Анафаза. Связь между хроматидами нарушается, и они в качестве самостоятельных хромосом перемещаются к полюсам клетки. По завершении движения на полюсах собирается два равноценных полных набора хромосом.
Телофаза. Реконструируются интерфазные ядра дочерних клеток. Хромосомы деспирализуются. Образуются ядрышки. Разрушается веретено деления. Материнская клетка делится на две дочерние.
31. Эндомитоз, полиплоидия и политения. Амитоз. Примеры и значение.
Эндомитоз – процесс умножения числа хромосом в ядрах клеток без образования веретена деления и без деления клеток, в результате чего возникают ядра с увеличенным числом хромосом — полиплоидные ядра. Так возникают двухъядерные клетки (например, клетки печени у человека). В результате серии эндомитоза возникают гигантские полиплоидные клетки красного костного мозга – мегакариоциты. ∞n∞c
Полиплоидия –кратное увеличение количества хромосом в клетке эукариот. Обычно у полиплоидных растений более крупные размеры, повышенное содержание ряда веществ, лучшая устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды и т.д. ∞n2c
Политения – наличие в ядре некоторых соматических клеток гигантских многонитчатых (политенных) хромосом возникших в результате многократного удвоения ДНК без деления клетки.
Политенные хромосомы, так как содержат большое число копий генов, усиливают их экспрессию. Это, в свою очередь, увеличивает производство необходимых специализированной клетке белков. Обнаружена в слюнных железах ряда двукрылых. 2n∞c
Амитоз – прямое деление ядра клетки, без формирования веретена деления. В норме он наблюдается в высокоспециализированных тканях, в клетках, которым уже не предстоит делиться: в эпителии и печени позвоночных, в зародышевых оболочках млекопитающих, в клетках эндосперма семени растений. Амитоз наблюдается также при необходимости быстрого восстановления тканей (после операций и травм). Амитозом также часто делятся клетки злокачественных опухолей.
32. Размножение. Способы и биологическая роль размножения. Основа классификации способов размножения – тип деления клеток.
Размножение — присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.
В основе классификации форм размножения лежит тип деления клеток: митотический — при бесполом, мейотический — при половом. Биологическая роль размножения: обеспечивает смену поколений; с его помощью сохраняется во времени биологические виды и жизнь как таковая; поддерживается внутривидовая изменчивость; решаются задачи увеличения числа особей.
33. Характеристика бесполого размножения. Формы бесполого размножения одноклеточных и многоклеточных эукариот. Чередование поколений с различными способами размножения.
Характеристики бесполого размножения:
· начало новому организму дает ОДИН родительский организм, потомство точная генетическая копия родителя
· полового процесса нет, отсутствует обмен генетической информацией
· отсутствуют специальные половые клетки
· клеточный материал для развития потомка: а) несколько соматических клеток многоклеточного родителя б) целый организм, если это простейшее
· клеточный механизм образования потомка: митоз.
· Из одной клетки образуется идентичное потомство — клон.
В эволюционном плане бесполое размножение поддерживает и усиливает влияние стабилизующего отбора.
Деление — способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток.
Шизогония (множественное деление) — это тип размножения простейших класса споровиков, характеризующийся многократным делением ядра и последующим распадением клетки на множество дочерних клеток (мерозоитов).
Спорообразование — размножение посредством спор.
Почкование — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи.
Полиэмбриония — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы).
Фрагментация — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь.
Большинство организмов, обычно размножающихся бесполым путем, способно к половому размножению. При этом ряд поколений с бесполым размножением сменяется поколением особей, размножающихся с помощью гамет или же осуществляющих половой процесс. Вслед за этим вновь наблюдается бесполое размножение. Смена (чередование) половых и бесполых поколений происходит у разных видов с разной периодичностью, регулярно или через неодинаковые промежутки времени.
Первичное чередование поколений заключается в смене полового размножения спорообразованием. Оно наблюдается у представителей классов споровиков, жгутиконосцев, некоторых растений и отражает сохранение в филогенезе соответствующих организмов как более древней (бесполой), так и более прогрессивной (половой) форм размножения. Вторичное чередование поколений заключается в переходе на некоторых стадиях жизненного цикла к бесполому или партеногенетическому размножению животных, освоивших половое размножение. Оно распространено у кишечнополостных, членистоногих.
Включение в цикл развития организмов, размножающихся преимущественно бесполым путем, полового поколения время от времени активизирует комбинативную изменчивость и этим способствует преодолению генетического однообразия потомков, расширяя эволюционные и экологические перспективы группы.
34. Характеристика полового размножения. Формы полового размножения одноклеточных и многоклеточных эукариот. Партеногенез, его биологическое значение. Эволюция форм полового процесса как способа обмена генетической информацией.
Характеристика полового размножения:
· в основе половой процесс, сущность которого в объединении, в наследственном материале генетической информации от двух разных источников — родителей.
· Происходит с участием гамет с гаплоидным набором хромосом
· родитель представлен в потомке исходно одной клеткой.
· Требуется встреча ОБЫЧНО 2 особей разного пола
· потомство ГЕНЕТИЧЕСКИ ОТЛИЧНО от обоих родителей, новые комбинации признаков. Способствует движущей силе естественного отбора
· клеточный механизм образования потомка — мейоз.
В основе полового размножения лежит половой процесс, суть которого сводится к объединению в наследственном материале для развития потомка генетической информации от двух разных источников — родителей. Коньюгация – временное соединение двух особей с целью обмена (рекомбинации) наследственным материалом. В результате появляются особи, генетически отличные от родительских организмов. В дальнейшем они осуществляют бесполое размножение. Поскольку количество инфузорий после конъюгации остается неизменным, говорить о размножении в прямом смысле нет оснований. Копуляция – слияние двух особей в одну, объединение и рекомбинация наследственного материала. Далее такая особь размножается делением.
Для участия в половом размножении в родительских организмах вырабатываются гаметы — клетки, специализированные к обеспечению генеративной функции. Слияние материнской и отцовской гамет приводит к возникновению зиготы — клетки, представляющей собой дочернюю особь на первой, наиболее ранней стадии индивидуального развития.
Образование гамет обоих видов в одном организме, имеющем и мужскую, и женскую половые железы, называют гермафродитизмом. Несмотря на продукцию гермафродитами и мужских, и женских гамет, самооплодотворение для них нетипично, что связано обычно с несовпадением времени созревания яйцеклеток и сперматозоидов.
Партеногенез – дочерний организм иногда развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Источником наследственного материала для развития потомка в этом случае обычно служит ДНК яйцеклетки — гиногенез. Реже наблюдается андрогенез — развитие потомка из клетки с цитоплазмой ооцита и ядром сперматозоида. Ядро женской гаметы в случае андрогенеза погибает.
Обязательный партеногенез является измененной формой полового размножения в эволюции некоторых видов животных. У пчел, например, он используется как механизм генотипического определения пола: женские особи (рабочие пчелы и царицы) развиваются из оплодотворенных яйцеклеток, а мужские (трутни) — партеногенетически. Партеногенез включен в жизненные циклы многих паразитов. Он обеспечивает рост численности особей в условиях, затрудняющих встречу партнеров противоположного пола. При партеногенезе, как и при типичном половом размножении, развиваются особи с диплоидными соматическими клетками. Восстановление диплоидного набора хромосом происходит обычно путем слияния ооцита и редукционного тельца во втором делении мейоза.
35. Мейоз. Фазы мейоза, их характеристика и значение. Рекомбинация наследственного материала, ее медицинское и эволюционное значение.
Мейоз — процесс деления СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ диплоидных клеток половых желез (2n2c), приводящий к образованию гаплоидных гамет (nc). При последующем оплодотворении гаметы формируют организм нового поколения с диплоидным кариотипом. Мейоз происходит:
· в процессе созревания гамет в гонадах у животных
· в процессе спорообразования в спорогониях у растений
Мейоз состоит из двух быстро следующих одно за другим БЕЗ ПЕРЕРЫВА делений. 1 деление — редукционное (мейоз 1), предшествует подготовка в виде интерфазы, а значит и удвоение ДНК. Мейоз 1 приводит к образованию из диплоидных клеток (2n2c), гаплоидных клеток (2nc), благодаря особенностям профазы 1.
2 деление — эквационное или мейоз 2. ПЕРЕД НИМ НЕТ ПОДГОТОВКИ. Промежуток между делениями — интеркинез, когда происходит накопление АТФ. УДВОЕНИЯ ДНК НЕТ! В результате содержание генетического материала в хромосомах образовавшихся клеток будет соответствовать их однонитчатой структуре (nc). Каждое деление формируется на базе митоза и включает аналогичные фазы (ПМАТ). Мейоз — видоизмененный митоз. В процессе мейоза происходят три рекомбинации наследственного материала: профаза 1, анафаза 1 и анафаза 2.
Мейоз 1. Профаза 1 (2n4c) — самая продолжительная. Включает 5 стадий. В результате формируются БИВАЛЕНТЫ, пары гомологичных хромосом. Каждый бивалент состоит из 4 хромотид (тетрад), Включая 4 молекулы ДНК. В результате конъюгации (зигонема) хромосомы обмениваются участками. Метафаза 1 (2n4c) — БИВАЛЕНТЫ выстраиваются на экваторе. Анафаза 1 (n2c). Происходит расхождение бивалентов. Происходит 2 рекомбинация, которая приводит к случайному расхождению генетического материала. Телофаза 1(n2c). Формируются две гаплоидные клетки содержащие в хромосоме лишние хроматиды. Интеркинез (Накопление АТФ). Метафаза 2. Все как в митозе. На экваторе хроматиды. Профаза 2 (n2c). Хроматиды в клубке, очень короткая. Анафаза 2 (nc) — происходит расхождение хроматид и 3 рекомбинация. Телофаза 2 (nc). Формирование 4 клеток с гаплоидным набором хромосом.
36. Мейоз, цитологическая и цитогенетическая характеристика. Биологическое значение мейоза.
Период созревания, или мейоз – сущность мейоза состоит в том, что каждая половая клетка получает одинарный — гаплоидный набор хромосом. Вместе с тем, мейоз — это стадия, во время которой создаются новые комбинации генов путем сочетания разных материнских и отцовских хромосом. Перекомбинирование наследственных задатков возникает, кроме того, и в результате обмена участками между гомологичными хромосомами, происходящего в мейозе. Мейоз включает два последовательных, следующих друг за другом практически без перерыва, деления. Как и при митозе, в каждом мейотическом делении выделяют четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Второе мейотическое деление – сущность периода созревания состоит в том, что в половых клетках путем двукратного мейотического деления количество хромосом уменьшается вдвое, а количество ДНК — вчетверо. Биологический смысл второго мейотического деления заключается в том, что количество ДНК приводится в соответствие хромосомному набору. У особей мужского пола все четыре гаплоидные клетки, образовавшиеся в результате мейоза, в дальнейшем преобразуются в гаметы — сперматозоиды. У особей женского пола вследствие неравномерного мейоза лишь из одной клетки получается жизнеспособное яйцо. Три другие дочерние клетки гораздо мельче, они превращаются в так называемые направительные, или редукционные, тельца, вскоре погибающие. Биологический смысл образования только одной яйцеклетки и гибели трех полноценных (с генетической точки зрения) направительных телец обусловлен необходимостью сохранения в одной клетке всех запасных питательных веществ, для развития, будущего зародыша.
37. Сперматогенез и овогенез. Цитологическая и цитогенетическая характеристики. Морфофизиологические особенности половых клеток.
Гаметогенез подразделяется на 3 стадии при овогенезе и 4 при сперматогенезе. ПЕРВЫЕ ТРИ СТАДИИ ПО МЕХАНИЗМУ ОБРАЗОВАНИЯ ОДИНАКОВЫ!
1 стадия — размножения (митоз). Диплоидные клетки, из которых образуются гаметы, называются: мужские — сперматогонии, а женские — овогонии. В результате последовательных МИТОЗОВ число клеток возрастает.
Сходства (Ex. Человек) механизм образования — митоз, все клетки диплоидны, процесс начинается в эмбриональных гонадах.
Отличия: 1) по продолжительности: сперматогонии образуется на протяжении всего периода половой зрелости, овогонии — в период эмбриогенеза (max до 3 лет). 2) По числу клеток: сперматогенез — образуются миллиарды клеток, овогенез — тысячи.
2 стадия — роста (интерфаза). Происходит увеличение клеточных размеров и превращение сперматогоний и овогоний в сперматоциты и овоциты 1 порядка.
Сходства: 1. механизм удвоения ДНК в гаметоцитах при неизменном числе хромосом.2. Называются гаметоциты 1 порядка.
Отличия: овоциты увеличиваются больше в размерах.
Стадия 3 — созревания (мейоз). Основные события — два последовательных деления: редукционное и эквационное. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты 2 порядка (n2c). А после 2 деления: сперматиды и яйцеклетка (nc).
Сходства: механизм образования — мейоз.
Различия: 1. неравномерное распределние между клетками в овогенезе. 2 каждый сперматоцит первого порядка дает 4 сперматида, тогда как каждый овоцит 1 порядка дает одну полноценную яйцеклетку и 3 редукциооных тельца, которые в размножении не участвуют.
Роль редукционных телец: 1. выносят избыток генетической информации. 2. обеспечивают нормальный ход мейоза. 3. в яйцеклетке концентрируется максимальное количество желтка (питательного материала).
Стадия формрования — только в сперматогенезе. Сперматидам необходимо проеобрести соответствующую форму для выполнения своей функции.
Особенности гамет:
· гаплоидность
· низкий уровень обменных процессов
· у сперматозоида высокий индекс ЯЦО (3,5), у яйцеклетки — низкий (1/5-1/8)
· вступают в митоз только яйцеклетки только в случае оплодотворения
· только у яйцеклетки имеется защитная белковая оболочка.
· Только у сперматозоида клеточный центр который передается в яйцелкетку
· сперматозоид подвижен
Date: 2015-04-23; view: 4353; Нарушение авторских прав