2) Особенности биосинтеза белка у прокариот

а) все этапы биосинтеза происходят в цитоплазме,

б) отсутствие экзон-интронной организации генов, вследствие чего в результате транскрипции образуется зрелая полицистронная м-РНК,

в) транскрипция сопряжена с трансляцией,

г) имеется только 1 вид РНК-полимеразы (единый РНК-полимеразный комплекс), тогда как у эукариот 3 вида РНК-полимераз, осуществляющих транскрипцию разных видов РНК.

Регуляция синтеза у прокариот (Жакоб, Моно).

Выделили у прокариот Оперон: группа структурных и функциональных генов.

Т.е. перед геном (генами), несущим информацию о структуре каких-либо белков (структурные гены), находится группа функциональных генов (которые "отвечают", определяют процесс транскрипции). К функциональным генам относят: ген- промотор и ген-оператор и находящийся на некотором расстоянии ген-регулятор.

Какие механизмы регуляции есть у прокариот?

1. Путем индукции.

а) ген-регулятор "отвечает" за синтез белка-репрессора, который, синтезируясь, соединяется с геном-оператором, препятствуя прохождению РНК-полимеразы к структурным генам. --> транскрипция не идет.

б) в случае появления в среде какого-либо вещества, белок-репрессор связывается с ним --> освобождается участок гена-оператора, и РНК-полимераза, связываясь с геном-промотором, перемещается к структурным генам --> транскрипция (а позднее трансляция) осуществляется.

В данном случае синтез белка "активироваля" поступающим веществом, которое названо индуктором, а сам механизм регуляции - регуляция путем индукции (например, лактозный оперон).

2. Путем репрессии

а) ген-регулятор несет информацию и о белке-апорепрессоре, который синтезируется в неактивной форме --> не связывается с геном-оператором,транскрипция осуществляется.

б) в случае увеличения концентрации конечного продукта (синтезируемого белка), он связывается с апорепрессором и образуется активный "комплекс" - голорепрессор (апорепрессор+синтезируемый белок) --> голорепрессор связывается с геном-оператором и препятстувует прохождению РНК-полимеразы от гена-промотора к структурным генам --> транскрипция блокируется.

В данном случае наблюдается "подавление", остановка синтеза конечным продуктом - механизм путем репресии.

Как только концентрация конечного продукта (белка) снижается, в нем возникает необходимость, комплекс голорепрессор распадается --> траскрипция (и трансляция позже) возобновляется.

7. Жизненный цикл клетки

"лирическое отступление": n и c - что это?

n - количество хромосом. Варианты: n - гаплоидный ("одинарный") набор хромосом (у человека - 23 хромосомы), 2n - диплоидный ("двойной") набор (у человека - 46 хромосом).

c - количество молекул ДНК. Варианты: c, 2c, 4c.

1) Митотический цикл клетки:

- период существования клетки с момента ее образования до деления.

- Пролиферативный пул – совокупность клеток, находящихся на любой стадии деления, подготовки к делению, кроме стадии дифференцировки.

- Периоды митотического цикла:

 Разделительная фаза - Митоз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

События каждой фазы. Набор хромосом (n) и ДНК (c) на каждой стадии.

Профаза: разрушения ядерной оболочки, исчезновение ядрышек. Хромосомы в виде длинных нитей оказываются непосредственно в цитоплазме. Спирализация хромосом. Формирование нитей веретена деления. 2n4c.

Метафаза: хромосомы, состоящие из 2-ух хроматид выстраиваются в области экватора клетки, формируется "метафазная пластика". Нити веретена деления прикрепляются к области первичной перетяжки каждой хромосомы. 2n4c.

Хромосомы достигают максимальной спирализации, именно поэтому метафаза - стадия, на которой изучается кариотип (кариотип – диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида).

Анафаза: нити веретена деления сокращаются, сестринские хроматиды расходятся к полюсам клетки (каждая хроматида теперь- самостоятельная хромосома, поэтому количество хромосом на этой стадии увеличивается в 2 раза) - 4n4с.

Телофаза:начинается деспирализация (раскручивание) хромосом, вокруг которых у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах возникают ядрышки. Разрушается веретено деления. происходит разделение

цитоплазмы с образованием двух клеток (цитокинез). 2n2c.

Биологическая сущность митоза.

точное и равномерное распределение наследственной информации между дочерними клетками. Дочерние клетки в результате идентичны друг другу и предшествующей материнской.

митоз лежит в основе:

-роста, развитии и регенерации тканей и органов

-бесполого размножения организмов

Способы деления клеток:

- амитоз - прямое деление клетки,

- эндомитоз - кратное увеличение количества хромосом в клетке - появление полиплоидных клеток

-политения - кратное увеличение количества ДНК

 Репродуктивная фаза - Интерфаза: постмитотический (пресинтетический, G1-период) – синтезируются химические предшественники ДНК, ферменты, необходимые для репликации, гистоны, синтетический (S-период), предмитотический (постсинтетический, G2-период). Характеристика. Набор хромосом (n) и ДНК (c) на каждой стадии.

Синтетический период: репликация ДНК.

Единица репликации – репликон. Количество репликонов у прокариот и эукариот (3.4.2.1, стр 77, часть 1).

Белки, осуществляющие репликацию:

-геликаза – разделяет полинуклеотидные цепи за счет разрыва водородных связей,

-ДСБ (дестабилизирующие белки) – выпрямляют участок цепи ДНК,

-ДНК-топоизомераза – снимает напряжение спирализации,

-праймаза – синтезирует затравки (праймеры) для лидирующей дочерней цепи и для всех фрагментов Оказаки отстающей дочерней цепи,

-ДНК-полимераза – осуществляет синтез дочерних цепей,

-ДНК-лигаза – сшивает фрагменты Оказаки после удаления затравок).

Репликация на лидирующей и отстающей цепях (различия обусловлены способностью ДНК-полимеразы осуществлять синтез в направлении 3’-5’ матричной цепи.

Способы репликации ДНК: полуконсервативный, консервативный, дисперсный.

Скорость репликации у прокариот и эукариот (3.4.2.1, стр. 77, часть 1).

 Мейоз. События каждой фазы (отдельно – профаза I мейотического деления: а) конъюгация – сближение гомологичных хромосом и кроссинговер – обмен соответствующими участками между гомологичными хромосомами, б) состоит из 5 стадий: лептотена, зиготена, пахитена (кроссинговер), диплотена, диакинез и стадия диктиотена, присутствующая только в овогенезе). Набор хромосом (n) и ДНК (c) на каждой стадии. Биологическая сущность мейоза.

Жизненный цикл клетки:

- период существования клетки с момента ее образования до деления или гибели.

- Варианты жизненного цикла клеток:

а) совпадает с митотическим циклом

б) включает в себя стадию дифференцировки с последующим периодом выполнения специфических функций, заканчивается гибелью клетки

в) периоды покоя

- Митотический коэффициент (количество делящихся клеток на 1000 просмотренных клеток, выражается в промилле). Типы тканей по характеру митотической активности: стабильные (кардиомиоциты, нервная ткань, эмаль зуба) – количество клеток уменьшаетсят (клетки не делятся), растущие (эмбриональные, опухолевые) – количество клеток увеличивается, обновляющиеся быстро (эпителий, красный костный мозг) и медленно (паренхима печени, почек) – количество клеток остается постоянным.

- Регуляция митоза

а) генетическая (гены контролируют периоды жизненного цикла)

б) гуморальная регуляция (осуществляется гормонами, а также веществами различной природы):

• гормоны (инсулин стимулирует митоз, гормоны надпочечников тормозят митоз)

• клетки наряду с выполнением своих специфических функций способны синтезировать особые вещества – кейлоны (вещества гликопротеидной природы, которые синтезируются соматическими клетками), тормозящие интенсивность размножения клеток-предшественников и стволовых клеток. Если в силу каких-либо причин количество дифференцированных функционирующих клеток уменьшается (например, после травмы), тормозящее действие кейлонов ослабевает и численность популяции восстанавливается.

- Особенности клеточного цикла опухолевых клеток (работа 10, тема 1.3, руководство):

Почти все клетки находятся в пролиферативном пуле (клетки не дифференцируются), митозы патологичны (нарушение веретена деления и разрывы хромосом),

На поверхности клеток формируются рецепторы, воспринимающие инсулин и др.

(взято из сети Internet)