Практическая часть

Микропрепараты. Клеточный цикл

1. Фигуры митоза животной клетки

На микропрепарате можно видеть клетки, находящиеся на разных стадиях клеточного цикла и митоза (рис. 3-4).

1. Профаза. Стадия материнского клубка

При большом увеличении микроскопа среди неделящихся клеток с ядрами бобовидной или овальной формы отыскать клетку, ядро которой имеет вид клубка, состоящего из интенсивно окрашенных хроматиновых нитей. Происходит конденсация хромосом, состоящих из двух хроматид.

Зарисовать делящуюся клетку и отметить материнский клубок.

2. Метафаза. Стадия материнской звезды

При большом увеличении микроскопа среди неделящихся клеток отыскать клетку, находящуюся в стадии материнской звезды. Хромосомы, расположенные по экватору клетки, имеют вид шпилек, обращенных согнутыми концами к середине клетки, а свободными — к периферии. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных друг с другом в области центромеров.

Зарисовать делящуюся клетку и отметить материнскую звезду.

3. Анафаза. Стадия дочерних звёзд

При большом увеличении микроскопа среди неделящихся клеток отыскать клетку, находящуюся в стадии дочерних звёзд. Эту стадию можно узнать по двум небольшим фигурам в виде звёзд, состоящих из расцепившихся и отошедших друг от друга к противоположным полюсам клетки хромосом.

При зарисовке следует обратить внимание на то, что согнутые концы хромосом обращены к полюсам, а свободные — к экватору клетки. Зарисовать делящуюся клетку и отметить дочерние звёзды.

4. Телофаза. Стадия дочерних клубков

Среди клеток, находящихся в интерфазе, отыскать делящуюся клетку с двумя маленькими клубочками, состоящими из хроматиновых нитей.

Зарисовать делящуюся клетку и отметить дочерние клубочки.

23

2. Митоз в клетках корешка лука

Деление клеток происходит в самом кончике корешка лука. При большом увеличении найти делящиеся клетки с хроматиновыми фигурами митоза

(рис. 3-7).

Следует обратить внимание на то, что митоз в растительных клетках имеет ряд особенностей:

1.фигура материнской звезды видна не с полюса клетки, а сбоку,

2.уже на стадии дочерних клубков происходит цитокинез (деление цитоплазмы) и образуются две клетки,

3.цитокинез происходит не путем образования перетяжки, а путем формирования перемычки из пузырьков комплекса Гольджи.

Зарисовать клетки, находящиеся на различных стадиях деления и отметить интерфазу и фазы митоза.

Рис. 3-7. Митоз растительной клетки.

3. Мазок красного костного мозга

Преобладают ядерные формы развивающихся клеток крови (рис. 3-8). Клетки одной линии группируются вместе, образуя гемопоэтические островки.

1.Нормобласт (оксифильный эритробласт) — предшественник эритроцита, цитоплазма заполнена гемоглобином. Небольшое плотное ядро содержит конденсированный хроматин. На этой стадии эритроидные клетки выталкивают пикнотичное (дегенерирующее) ядро.

2.Мегакариоцит. Очень крупная клетка содержит полиплоидное дольчатое («лапчатое») ядро. Хроматин распределён диффузно. Характерно наличие псевдоподий. Псевдоподии проникают в просвет капилляров, где от них отделяются тромбоциты (кровяные пластинки).

24

3.Белая жировая клетка — крупные округлые клетки. Основной объём клетки занимает вакуоль с нейтральным жиром, окружённая узким ободком цитоплазмы. Ядро (и прочие органеллы) оттеснено на периферию и представляется несколько сплющенным.

Рис. 3-8. Мазок красного костного мозга. Гемопоэтические островки разделены кровеносными капиллярами с широким просветом. На микропрепарате под малым увеличением хорошо различимы крупные белые жировые клетки и полиплоидные мегакариоциты. Нормобласт можно легко идентифицировать под большим увеличением. Размер клетки практически такой же, как у эритроцита, цитоплазма имеет розовый цвет, ядро округлой формы тёмно-синего цвета [из: Junqueira L.C., Carneiro J., 1991].

4. Эндомитоз в клетках печени

Печень (рис. 3-9) состоит из долек пяти-шестигранной формы. В центре дольки находится центральная вена, от которой в радиальном направлении идут тяжи печёночных клеток (гепатоцитов). Между тяжами гепатоцитов расположены кровеносные капилляры. Часть гепатоцитов, как результат эндомитоза, содержит по два ядра, которые могут содержать как диплоидный, так и полиплоидный набор хромосом.

25

Рис. 3-9. Печёночная долька. Среди гепатоцитов встречаются двуядерные полиплоидные клетки [из: Junqueira L.C., Carneiro J., 1991].

Лабораторная работа. Гибридизация in situ

1. Введение

Генное зондирование позволяет выявить специфические нуклеотидные последовательности ДНК и РНК в исследуемом объекте (биологическая жидкость, биопсия, гистологический срез, мазок). В основе метода лежит способность нуклеиновых кислот к гибридизации по правилу Уотсона– Крика (A-T и G -C), т.е. к комплементарному спариванию нуклеотидов искомой ДНК (или РНК) с олигонуклеотидным зондом, имеющим специфическую последовательность оснований. В состав зонда во время синтеза олигонуклеотида вводят специальную метку (радиоактивные изотопы, флуоресцеины, биотин), позволяющую обнаружить образующиеся двухцепочечные комплексы (рис. 3-10). Гибридизация нуклеиновой кислоты-мишени с комплементарной ДНК (ДНК-зонд) или коплементарной РНК (РНК-зонд) даёт возможность ответить на вопрос, присутствует или нет в ткани ген-мишень, происходит или нет экспрессия этого гена и установить уровень, на котором она может меняться —

26

транскрипция ДНК, сплайсинг РНК, трансляция. В эксперименте и на практике метод гибридизации in situ применяется, например, для:

•визуализации дифференциальной экспрессии генов в эмбриогенезе и дифференцировке стволовых клеток в постнатальном периоде;

•выявления маркёрных генов опухолевых клеток;

•выявления ДНК или РНК в инфицированной ткани (например, при вирусной, бактериальной, грибковой или протозойной инфекции);

•выявления мутированных генов при наследственных заболеваниях.

Рис. 3-10. Гибридизация in situ. РНК-зонд связывается с комплементарным участком мРНК в исследуемых клетках. Визуализация связанного с меткой РНК-зонда указывает на экспрессию гена-мишени в данных клетках.

2. Протокол хромогенной гибридизации in situ

1.Подготовка биопсийного материала нацелена сохранение как морфологической целостности ткани, так и ДНКили РНК-мишеней. На практике для гибридизации in situ готовят криостатаные срезы из замороженной ткани или парафиновые срезы из фиксированной формалином и пропитанной парафином ткани.

2.Подготовка срезов к гибридизации заключается в демаскировке нуклеиновых кислот. Для демаскировки нуклеиновых кислот проводят ограниченный протеолиз с использованием обычно двух ферментов: протеиназы К и пепсин-HCl. Протеиназу применяют наиболее часто для

27

демаскировки вирусной ДНК, а пепсин-HCl более подходит для анализа РНК и геномной ДНК.

3.Выбор зонда. Для выявления генетических мутаций в хромосомах применяется ДНК-зонд — фрагменты одноцепочечной ДНК длиной около

20нуклеотидов, конъюгированные с биотином.

4.Денатурация. Перед гибридизацией, нити двуцепочеченой молекулы ДНК необходимо разделить друг от друга. Это достигается путём нагревания срезов до +95С — +98 С. Время денатурации для замороженных срезов составляет 3-5 мин., а для парафиновых - 6 -10 мин. Во время денатурации необходимо накрывать срезы покровными стеклами для предупреждения высыхания срезов.

5.Гибридизация проводится при +37С в течение 2-3 ч.

6.Отмывка срезов после гибридизации проводится для удаления ДНК-

зонда, не связавшегося с ДНК-мишенью.

7.Визуализация реакции. Для детекции биотонилированных ДНК-зондов срезы инкубируют сострептавидином, конъюгированным с ферментом(щелочной фосфатазой или пероксидазой хрена). Далее с помощью гистохимической реакции (выявление активности фермента) в присутствии хромогенного субстрата (диаминобензидина) в месте реакции гибридизации образуется нерастворимый преципитат.

8.Окрашивание препарата гистологическими красителями. Для получения полной морфологической картины ткани, после гибридизации срезы докрашивают стандартными гистологическими красителями, например гематоксилином и эозином.

9. Заключение препарата.Срезы промывают и заключают в водорастворимые среды или канадский бальзам.

10. Интерпретация результатов. Микропрепараты изучают в световом микроскопе. Гибридизационный сигнал представляет собой скопление зёрен коричневого цвета, локализованных в ядре.

3. In situ хромогенная гибридизация протоонкогена erbb2 в

эпителиальных клетках молочной железы

Виден проток молочной железы, выстланный нормальным эпителием. В результате комплементарного взаимодействия ДНК-зонда, связанного биотином, с геном erbb2 на 17 хромосоме в ядрах эпителиальных клеток чётко определяется продукт гибридизации коричневого цвета в виде двух точек (рис. 3-11). Наличие двух меток свидетельствует о присутствии в ядре клеток нормального количества аллелей этого гена — по одному аллелю в каждой из двух гомологичных друг другу хромосом диплоидного набора.

28

Рис. 3-11. Гибридизация протоонкогена erbb2 в нормальных эпителиальных клетках протока молочной железы [с препарата проф. Петрова С.В.].

4. In situ хромогенная гибридизация онкогена erbb2 в раковых клетках молочной железы

На препарате хорошо видны ядра клеток рака молочной железы. Они округлой формы и слабо-фиолетового цвета. Вокруг ядер видна бесцветная цитоплазма с еле заметными контурами клеток. В каждом ядре опухолевой клетки видна коричневая зернистость (рис. 3-12). Количество зёрен равно количеству аллелей этого гена. Как правило, количество зёрен превышает норму, равную двум. Превышение числа аллелей сверх нормы свидетельствует о наличии в клетках хромосомных или геномных мутаций, сопровождающихся увеличением числа аллелей этого гена.

29

Рис. 3-12. Гибридизация протоонкогена erbb2 в раковых клетках молочной железы [с

препарата проф. Петрова С.В.].

30

Вопросы самоконтроля

1.Что такое клеточный цикл? Какова его периодизация?

2.Что такое митотический цикл? Назовите стадии клеточного цикла.

3.Какие процессы происходят в клетке во время пресинтетического периода интерфазы?

4.Какие процессы происходят в клетке во время синтетического периода интерфазы?

5.Какие процессы происходят в клетке во время постсинтетического периода интерфазы?

6.Что такое фаза пролиферативного покоя? Какие процессы происходят в клетке во время фазы полиферативного покоя?

7.В какую стадию митотического цикла клетки происходит репликация ДНК?

8.Как называется точка начала репликации?

9.Как происходит образование репликативной вилки?

10.Как называется фермент, который синтезирует дочернюю цепь ДНК во время репликации? В каком направлении происходит синтез дочерней цепи ДНК?

11.Что такое центромера?

12.Что такое кинетохор? Какова его функция?

13.Каковы функции теломерных участков хромосомы?

14.Какова роль теломерных участков хромосомы в старении клеток?

15.Какие процессы происходят в клетке во время профазы митоза?

16.Какие процессы происходят в клетке во время прометафазы митоза?

17.Какие процессы происходят в клетке во время метафазы митоза?

18.Какие процессы происходят в клетке во время анафазы митоза?

19.Какие процессы происходят в клетке во время телофазы митоза?

20.Что такое цитокинез?

21.Чем отличается цитокинез растительной и животной клетки?

22.Назовите нетипичные формы митоза.

23.Как называется вид деления клеток, который сопровождается удвоением числа хромосом внутри ядерной оболочки без разрушения ядрышка и образования веретена деления?

24.Какой вид деления клеток приводит к возникновению полиплоидных клеток?

25.Назовите особенность митоза стволовых клеток.

26.Что такое терминальная дифференцировка клетки?

27.Назовите три группы клеток, отличающихся по пролиферативному потенциалу.

31

28.Какие клетки называются статичными, или непролиферирующими? Приведите примеры.

29.Какие клетки называются растущими, или медленно пролиферирующими? Приведите примеры.

30.Какова особенность пролиферации в обновляющихся клеточных популяциях? Приведите пример клеток с высоким уровнем пролиферативной активности.

31.При каком типе деления происходит кратное увеличение содержания ДНК в хромосомах при сохранении их диплоидного числа?

32.Какие хромосомы называются политенными? Как они образуются?

33.Как искусственным путем моно получить полиплоидные клетки?

34.Какие внутериклеточные молекулярные сигналы, регулирующие клеточный цикл, Вы знаете?

35.Какой набор хромосом имеют дочерние клетки, образующиеся в результате митоза?

36.В чем суть явления «сигнальной трансдукции»?

37.Какое биологическое значение имеет митоз?

38.Какой фазе митоза соответствует цитокинез?

39.Назовите структурные формы хроматина?

40.Возможен ли апоптоз в пресинтетический период клеточного цикла?

41.Возможна ли репликация центриолей в синтетический период клеточного цикла?

42.Что происходит в точках рестрикции клеточного цикла?

43.Какова функция циклин-зависимых протеинкиназ?

44.Что такое апоптоз? Назовите несколько сигналов апоптоза.

45.Перечислите основные отличия некроза от апоптоза?

46.Какое биологическое значение имеет апоптоз?

47.Приведите примеры протоонкогенов. Какова их роль в злокачественной трансформации клеток?

48.Приведите примеры генов онкосупрессоров. Каков механизм их действия?

49.Чем обусловлена дифференцировка клеток?

50.Назовите виды стволовых клеток. Чем они отличаются?

32

Справочник терминов

Аденин — пуриновое основание; входит в состав РНК, ДНК нуклеотидов и играет важную роль в метаболизме

Азотистые	основания	-	гетероциклические органические	соединения,
́	́

производные пиримидина и пурина, входящие в состав нуклеиновых кислот.

Амитоз - прямое деление интерфазного ядра путём перетяжки без образования хромосом, вне митотического цикла. Амитоз может сопровождаться делением клетки, а также ограничиваться делением ядра без разделения цитоплазмы, что ведёт к образованию дву- и многоядерных клеток.

Амплификация — умножение количества копий

Анафаза – третья стадия, или фаза, митотического деления (митоза) растительной и животной клетки. Во время анафазы составляющие каждую хромосому хроматиды (или сестринские хромосомы) разъединяются и расходятся к противоположным полюсам клетки. При нормальном митозе движение всех хромосом синхронно; оно осуществляется при взаимодействии двух одновременно протекающих процессов: сокращения нитей, связывающих хромосомы с полюсами; удлинения центральных нитей веретена, связывающих оба полюса.

Антипараллельность (antiparallel) цепей ДНК – противоположная направленность двух нитей двойной спирали ДНК; одна нить имеет направление от 5' к 3', другая - от 3' к 5'. Каждая цепь ДНК имеет определенную ориентацию. Один конец несет гидроксильную группу (- ОН), присоединенную к 3'-углероду в сахаре дезоксирибозе, на другом конце цепи находится остаток фосфорной кислоты в 5'- положении сахара. Две комплементарные цепи в молекуле ДНК расположены в противоположных направлениях - антипараллельно: одна нить имеет направление от 5' к 3', другая - от 3' к 5'. При параллельной ориентации напротив 3'-конца одной цепи находился бы З'-конец другой.

Апоптоз (от гр. apoptosis — опадание листьев) — программированная (регулируемая) гибель клеток путём деградации её компонентов (включая конденсацию хроматина и фрагментацию ДНК) с последующим фагоцитозом макрофагами; а. наблюдается при морфогенезе органов, удалении аутореактивных клонов иммунокомпетентных клеток, регуляции численности пролиферирующих клеточных популяций, повреждении генома клеток. Контроль а. в клетках млекопитающих реализуется по двум путям. “Внешний” (рецепторный) путь запускает агонист рецептора смерти

(например, Fas-лиганд, TNF ). О приводит к активации каспазы-8. “Внутренний” (митохондриальный) путь: большинство других проапоптозных стимулов инициирует активацию каспазы-9, что опосредует Apaf-1. Эти стимулы действуют на митохондрии, из которых выделяется цитохром c. Вместе с Apaf-1 и каспазой-9 цитохром с формирует комплекс активации (апоптосому). Каспаза-8 и каспаза-9 активируют эффекторные каспазы (например, каспазу-3), которые участвуют в протеолизе и вызывают а. Аномально повышенная устойчивость (резистентность) клеток к а. значима в патогенезе пороков развития, аутоиммунных нарушений и злокачественных новообразований вследствие

33

подавления процесса гибели дефектных и мутантных клеток (например, при аутоиммунном лимфопролиферативном синдроме угнетён а. лимфоцитов вследствие мутации гена, кодирующего гликопротеин Fas). Аномально повышенная гибель клеток путём а. сопровождает острые заболевания (инфекции, ишемические повреждения), а также ряд хронических патологий (нейродегенеративные заболевания, СПИД).

Апоптосома — молекулярный комплекс активации апоптоза, включает молекулу Apaf-1, цитохром c, выделяющийся из митохондрий в ответ на действие проапоптозного сигнала, и каспазу-9.

Белки гистоновые (гистоны) — небольшие, сильно основные белки, связывающиеся непосредственно с ДНК. Гистоны принимают участие в структурной организации хроматина, нейтрализуя за счет положительных зарядов аминокислотных остатков отрицательно заряженные фосфатные группы ДНК, что делает возможной плотную упаковку ДНК в ядре.

Белки негистоновые - группа высоко гетерогенных белков, включает структурные ядерные белки, множество ферментов и факторов транскрипции, связанных с определенными участками ДНК и осуществляющих регуляцию генной экспрессии и других процессов.

Белок p27 связывается с циклином и Cdk и блокирует вхождение клетки в S-фазу цикла. Определение р27 используют в диагностике рака молочной железы. Снижение уровня р27 является плохим прогностическим признаком.

Белок p53 — онкосупрессор, фактор транскрипции. Известен также как главный супрессор опухолей; активирует транскрипцию (связывается с последовательностью ТАТА ДНК); избыточная экспрессия дикого типа p53 подавляет реализуемую разными промоторами транскрипцию, что приводит к блоку пролиферации клеток в фазе клеточного цикла G1 (в опухолях часто обнаруживаются аллели p53 в мутантной форме [пролиферацию не блокируют!]); при повреждении ДНК индуцируют гибель клеток (апоптоз); существует множество ассоциированных с p53 белков, посредством которых p53 участвует во многих клеточных процессах: подавляет клеточный цикл в фазе G1, репликацию ДНК, спирализующую активность и пролиферацию опухолевых клеток. Опухоли (практически в 50%) сопровождаются мутациями гена p53. При этом, несмотря на возможные нарушения генома (включая изменения в количестве хромосом), клетки не входят в апоптоз и вступают в беспрерывный клеточный цикл. Репертуар мутаций гена p53 довольно широк. Они приводят к бесконтрольному размножению клеток при раке толстой кишки, печени, лёгкого, пищевода, молочной железы, глиальных опухолях мозга, опухолях лимфоидной системы. При синдроме Li Fraumeni врождённый дефект p53 является причиной высокой частоты поражения раком.

Вегетати́вное размноже́ние — образование новой особи из многоклеточной части тела родительской особи, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам.

Веретено деления - структура, которая возникает в клетках эукариот в процессе деления ядра. Состоит из микротрубочек. Часть микротрубочек идет от клеточных

34

центров к структурам кинетохора хромосом (кинетохорные микротрубочки). Другие микротрубочки тянутся к центральной части клетки и заканчиваются свободно в цитоплазме (цитоплазматические микротрубочки). К периферии клетки отходят астральные микротрубочки.

Ген ras - семейство генов, кодирующих Ras-белки (например, v-H-ras — трансформирующие гг. вирусов саркомы Harvey, BALB, Rasheed и саркомы Кирстена [v-K-ras]); формально рассматриваются как онкогены (точнее, к таковым следует отнести мутантные и видоизменённые аллели, экспрессия которых ведёт к злокачественному росту).

Ген — единица наследственности, занимающая специфическое место (локус) в хромосоме, способна к самовоспроизведению в клеточном цикле; структурный г. в виде последовательности нуклеотидов содержит информацию о последовательности аминокислот пептидной цепи. Программа «Геном Человека», предусматривавшая клонирование (определение последовательности нуклеотидов) всех генов выполнена примерно на 90% к июню 2000 г.

Гуанин — азотистое		основание,		аминопроизводное пурина,				является составной
́		кислот.		В ДНК,	при репликациии транскрипции образует
частью нуклеиновых
три водородных связи с цитозином.
Дезоксирибонуклеиновая				кислота (ДНК)					— макромолекула,
	́		передачу		́	поколения		в	поколение	и
обеспечивающая хранение,					из
реализацию генетической программы развития						и	функционирования живых
организмов.	Основная		роль		ДНК	в клетках —			долговременное
хранение информации о структуре РНК и белков.

Дифференцировка — проявление различий между клетками (внешнее выражение детерминации) в виде формирования морфологических и функциональных признаков специализации клеток. Применительно к клетке (цитодифференцировка) и в более узком смысле — созревание данной клетки и превращение её в высокоспециализированную. В ходе специализации конкретного клеточного типа (дифферон) формируются разные фенотипы клеток. Результат д. — специализированная клетка конкретной морфологии, выполняющая определённую функцию (состояние терминальной д.). По мере д. постепенно ограничиваются потенции клеток развиваться в различных направлениях. Д. необратима и осуществляется только в одном направлении — от менее дифференцированной к более дифференцированной структуре. При д. клетки экспрессируют строго определённую при детерминации часть генома: транскрибируют специфические РНК и синтезируют специфичные белки, что и определяет морфологические и функциональные признаки специализации клеток. Следовательно, различия между клетками, обладающими одинаковым набором генов, определяет дифференциальная активность генов. Д обычно наступает после пролиферации клеток. Быстро размножающиеся клетки, как правило, являются малодифференцированными (например, клетки базального слоя эпителия кожи или мезенхимные клетки). Наоборот, высокодифференцированные клетки, как правило, утрачивают способность к пролиферации (например, эритроциты и нейроны).

35

ДНК-полимераза — фермент, участвующий в репликации ДНК. Ферменты этого класса катализируют полимеризацию дезоксирибонуклеотидов вдоль цепочки нуклеотидов ДНК, которую фермент «читает» и использует в качестве шаблона. Тип нового нуклеотида определяется по принципу комплементарности с шаблоном, с которого ведётся считывание.

Интерфаза – период клеточного роста, во время которого идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки.

Интерфаза, постсинтетический период (G1-фаза) – период интерфазы, в котором осуществляется подготовка клетки к делению: происходит активный синтез белков и накопление энергии, формируются структуры и вещества, непосредственно участвующие в делении, в том числе компоненты нитей ахроматинового веретена деления – микротрубочки.

Интерфаза, предсинтетический период (G1-фаза) или фаза начального роста – стадия интерфазы, во время которой идет синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов.

Интерфаза, синтетический период (S-фаза) – стадия интерфазы, во время которой идет репликация ДНК клеточного ядра, также происходит удвоение центриолей.

Кариокинез – деление клеточного ядра, происходящее во время деления клетки перед началом деления цитоплазмы (цитокинез).

Кариотип - это совокупность признаков полного набора хромосом соматических клеток организма на стадии метафазы (III фаза деления клетки) – их количество, размер, форма, особенности строения.

Каспазы — протеолитические ферменты из семейства цистеиновых протеаз, осуществляют деградацию множества клеточных белков, функционируют во внутриклеточных сигнальных путях на промежуточных и завершающих стадиях реализации апотоза. В апоптозе участвуют два класса каспаз — инициаторы и эффекторы. Проапоптозным сигналом активируются инициаторные каспазы. Инициаторные каспазы процессируют эффекторные каспазы, действие которых и приводит к гибели клетки вследствие расщепления специфических субстратов.

Кинетохор — белковая структура на хромосоме, к которой крепятся волокна веретена деления во время деления клетки. Кинетохоры играют важнейшую роль при сегрегации хромосом для последующего разделения родительской клетки на две дочерние. Кинетохоры формируются на центромерах хромосом у эукариотов. Кинетохоры подразделяют на две области — внутреннюю, крепко связанную с центромерной ДНК, и внешнюю, взаимодействующую смикротрубочками веретена деления.

Клетка стволовая эмбриональная — тотипотентная клетка, способная дифференцироваться в множество клеточных типов. Согласно существующей догме, только стволовая эмбриональная клетка, изолированная до наступления ключевых этапов развития, может давать начало любой ткани организма. Однако, ряд данных по стволовым эмбриональным клеткам заставляет усомниться в универсальности этой догмы; оказалось, что некоторые клетки (например, стволовые нейральные клетки) взрослого организма in vitro способны проявлять свойства стволовых

36

эмбриональных клеток., если они получают определённые инструктирующие сигналы из микроокружения. Исследователи стремятся изучить возможности использования с.э.к. для замещения тканевых дефектов, например, при травме спинного мозга, болезни Паркинсона, дефектах миелинизации, диабете. Если определённые молекулярные сигналы действительно могут индуцировать с.э.к. (в т.ч. полученные из конкретного организма) развитие разных клеточных типов, почему бы эти к. не использовать для решения массы задач (в первую очередь, в области трансплантологии) современной медицины.

Клеточный цикл — это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления.

Клон — группа идентичных клеток, происходящая от одной родоначальной клеткипредшественницы.

Липкие концы — комплементарные однонитевые участки ДНК, расположенные на концах молекул ДНК.

Метафаза — стадия клеточного деления, следующая за профазой; в метафазе завершается формирование веретена деления, а пары хромосом выстраиваются в экваториальной плоскости клетки

Метафазная пластинка – скопление хромосом в плоскости, перпендикулярной оси деления (экваториальная плоскость) на стадии метафазы перед началом анафазного расхождения; также термин “метафазная пластинка” используется для обозначения скоплений хромосом на цитогенетических препаратах.

Микротрубочки — белковые внутриклеточные структуры, входящие в состав цитоскелета. Микротрубочки представляют собой полые внутри цилиндры

диаметром 25 нм. Длина их может быть от нескольких микрометров до,			вероятно,
нескольких миллиметров в аксонах нервных	клеток. Их	стенка	образована
димерами тубулина. Микротрубочки, подобно	актиновым	микрофиламентам,

полярны: на одном конце происходит самосборка микротрубочки, на другом — разборка. В клетках микротрубочки играют роль структурных компонентов и участвуют во многих клеточных процессах, включая митоз, цитокинез и везикулярный транспорт.

Митоз – это деление соматических клеток, а так же размножение и передача наследственной информации при бесполом размножение. Митозу предшествует фаза покоя или интерфаза. Длится она от несколько часов до нескольких суток. Митоз длится 2 - 2,5 часа и начинается спрофазы. В результате митоза образуется из диплоидного набора клетки 2n, две абсолютно одинаковые клетки. Значение митоза: рост организма, регенерация аргановой ткани, вегетативное размножение.

Некроз – гибель в результате необратимого повреждения клеток или участка ткани, органа; наиболее часто видны признаки разрушения ядра: пикноз, кариолизис и кариорексис.

Нуклеозид – соединение сахара (обычно рибозы или дезоксирибозы) с пуриновым или пиримидиновым основанием с помощью N-гликозидной связи.

37

Онкоген 1. Один из генов, в обычных условиях кодирующих белок, обеспечивающий пролиферацию и дифференцировку клеточных популяций (протеинкиназы, ГТФазы, ядерные белки, факторы роста); так, ген c-erbB кодирует рецептор фактора роста эпидермиса, а ген erbA — рецептор стероидных гормонов. У опухолевых ДНК-вирусов оо. кодируют нормальные вирусные белки; оо., однако, могут спровоцировать — в случае их мутаций или активации ретровирусами — злокачественный рост. Идентифицировано множество оо., например, ras (опухоли мочевого пузыря); p53, мутантный ген хромосомы 17 (нормально принимает участие в репарации вызванных ультрафиолетовым облучением генных дефектов); Мутации p53 ответственны за развитие рака молочной железы, шейки матки, яичника, лёгкого; RET — вероятно, важен для морфогенетических процессов в эмбриогенезе, экспрессируется в озлокачествлённых С-клетках (продуцирующих кальцитонин) щитовидной железы, клетках феохромоцитомы. Малигнизирующие эффекты оо. могут быть усилены ретровирусами, т.н. прыгающими генами, мутациями. 2. Найдены в некоторых ДНКовых опухолевых вирусах, необходимы для репликации вируса є трансформирующий ген. 3. Ген вируса или ретровируса, вызывающий злокачественное перерождение клетки-хозяина, но необязательный для репликации вируса.

Ориджин-сайт – точка начала репликации ДНК.

Плечо хромосомы – участок хромосомы, расположенный по одну сторону от центромеры.

Политенизация – удвоение количества хромонем в интерфазных хромосомах без последующей их спирализации.

Политения – образование в ядре соматических клеток некоторых двукрылых, простейших и растений гигантских многонитчатых (политенных) хромосом, превышающих по размерам в сотни раз обычные. За счёт многократной репликации исходной хромосомы без последующего её расхождения число хромонем (иногда св. 1000) и кол-во ДНК увеличиваются, что и приводит к увеличению диаметра и длины хромосом. Впервые описана Э. Бальбиани в 1881. Благодаря неравномерной спирализации в политенных хромосомах образуются диски (тёмные поперечные полосы), выявляемые при окраске хромосом. Число, размер и характер расположения дисков специфичны для вида. Для гигантских хромосом характерна специфичность расположения дисков, что позволяет составлять цитологические карты хромосом и изучать функциональную активность их отдельных участков.

Политенные хромосомы — гигантские скопления объединённых хроматид, возникающие в некоторых типах специализированных клеток. Репликация ДНК в этих клетках не сопровождается делением клетки, что приводит к накоплению вновь построенных нитей ДНК. Как клетки, так и политенные хромосомы значительно увеличиваются в размерах, что облегчает наблюдение и позволяло изучать активность генов ещё в 1930-е годы. Большое количество копий генов на политенных хромосомах усиливает экспрессию и производство необходимых специализированной клетке белков.

Праймаза (ДНК-праймаза) – это фермент РНК-полимераза, который принимает участие в репликации ДНК. Праймаза синтезирует короткий фрагмент РНК,

38

называемый праймером, комплементарный одноцепочечной матрице ДНК. Праймаза играет ключевую роль в репликации ДНК.

Праймер (англ. primer) — это короткий фрагмент нуклеиновой кислоты (олигонуклеотид), комплементарный ДНК или РНК мишени, служит затравкой для синтеза комплементарной цепи с помощью ДНК-полимеразы, а также при репликации ДНК. Затравка необходима ДНК-полимеразам для инициации синтеза новой цепи, с 3'-конца (гидроксильной группы) праймера. ДНК-полимераза последовательно добавляет к 3'-концу праймера нуклеотиды, комплементарные матричной цепи.

Прометафаза, метакинез – стадия клеточного цикла между профазой и метафазой, характеризующаяся растворением и исчезновением ядерной оболочки и движением хромосом к экваториальной плоскости клетки, нообразование ахроматинового веретена в еще на закончено).

Протоонкоген – ген нормального генома человека, участвует в регуляции пролиферации клеток; продукты экспрессии протоонкогенов во многих случаях важны для нормальной дифференцировки клеток, межклеточных взаимодействий; в результате соматических мутаций ппротоонкоген может стать онкогенным.

Профаза – первая стадия деления клетки; характеризуется конденсацией и спирализацией хромосом, разрушением ядерной оболочки и формированием аппарата клеточного деления.

Регуляция экспрессии генов — контроль над клеточной структурой и функцией, а также основа дифференцировки клеток, морфогенеза и адаптации.

Репликационная вилка — место непосредственной репликации ДНК. В каждом сайте репликации может формироваться одна или две репликационные вилки в зависимости от того, является ли репликация одноили двунаправленной.

Репликационный глазок — участок хромосомы, где ДНК уже реплицирована, окруженный более протяженными участками нереплицированной ДНК.

Реплика́ция ДНК — процесс синтеза дочерней молекулыдезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. В ходе последующего деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение.

Репликон — молекула ДНК или её участок, находящиеся под контролем репликатора.

Сверочные точки (checkpoint) – точки расположены в концах G1, G2 и М фаз клеточного цикла. В первой точке осуществляется проверка наличия повреждений ДНК, во второй наряду с повреждениями ДНК проверяется завершенность репликации, в третьей проверяется правильность расхождения хромосом в митозе. Если обнаруживается какое-либо из вышеперечисленных нарушений, то происходит остановка клеточного цикла, что дает время для их исправления. Если исправление оказывается невозможным, то происходит запуск механизма апоптоза - программируемой клеточной смерти.

39

Теломера – концевая часть плеча хромосомы . Теломеры представляют собой повторяющиеся последовательности ДНК . Повторы теломер состоят из G-богатых единиц длиной 6-8 п.о. Эти последовательности играют важную роль в защите концов хромосом от деградации.

Теломераза — фермент,	добавляющий	особые	повторяющиеся
последовательности ДНК к	3'-концу цепи	ДНК на участках теломер, которые

располагаются на концах хромосом в эукариотических клетках. Теломеры содержат уплотненную ДНК и стабилизируют хромосомы. При каждом делении клетки теломерные участки укорачиваются. Теломераза является обратной транскриптазой, причем с ней связана особая молекула РНК, которая используется в качестве матрицы для обратной транскрипции во время удлинения теломер.

Телофаза – заключительная стадия митоза. В телофазе заканчивается движение хромосом, митотический аппарат разрушается, возникают ядрышки; вокруг каждой из дочерних групп хромосом, расположенных на противоположных полюсах клетки, образуется ядерная оболочка; наряду с реконструкцией дочерних ядер происходит разделение тела клетки — цитотомия, или цитокинез, и образуются 2 клетки. Продолжительность телофазы от 1,5 до 400 мин.

Тимин (5-метилурацил) — производное пиримидина, одно из четырёх азотистых оснований. Входит в состав ДНК, комплементарно связывается с аденином, образует две водородные связи.

Урацил (2,4-диоксопиримидин) — пиримидиновое основание,				которое	является
компонентом	рибонуклеиновых	кислот и	как правило отсутствует			в
дезоксирибонуклеиновых кислотах,		входит	в состав нуклеотида.		В составе
нуклеиновых	кислот может комплементарно связываться с аденином,				образуя	две
водородных связи.

Хеликаза – белок, расплетающий двойную спираль молекулы ДНК во время репликации путем расщепления водородных связей между парами оснований. Действует вместе с одноцепочечными белками, которые присоединяются с наружной стороны каждой цепочки ДНК, предотвращая восстановление спирали. В результате образуются два ряда свободных концов оснований, к которым могут присоединиться новые комлементарные цепи.

Хроматин — генетический материал в ядре, образован дезоксирибонуклеопротеином; в фазе между митотическими делениями — гетерохроматин (хорошо различимые конденсированные глыбки) или как эухроматин — диспергированный, плохо или совсем не окрашивающийся материал.

Хромосома – структурный элемент клеточного ядра, содержащий ДНК и белки, различимый в виде образования определенного размера и формы только во время деления клетки. Самоудвоение и закономерное распределение хромосом по дочерним клеткам обеспечивает передачу наследственной информации.

Хромосомы гомологичные – парные хромосомы из диплоидного набор хромосом, одинаковые по структуре и набору генов. Одна из них имеет материнское происхождение, другая – отцовское.

40

Хромосомы не гомологичные – хромосомы из диплоидного набор хромосом, которые отличаются друг от друга по структуре и набору генов.

Центромера – участок хромосомы, удерживающий вместе две ее нити (хроматиды). Во время деления центромеры направляютдвижение хромосом к полюсам клетки.

Центросо́ма – клеточный центр, имеющийся во всех животных и некоторых растительных клетках и участвующий в процессе непрямого деления клетки. Состоит из двух центриолей и микротрубочек. Располагается около ядра клетки.

Цикл митотический – совокупность периодически повторяющихся процессов, протекающих в клетке при подготовке и осуществлении митоза

Цикл клеточный – это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления.

Циклины — регуляторные СЕ p34-протеинкиназ, играют важную роль в регуляции клеточного цикла. Идентифицировано шесть классов ц.: A, B, C, D, E, F. Название этих белков отражает цикличность процессов сборки и разборки макромолекулярного комплекса в процессе каждого клеточного цикла. Ц. различаются экспрессией на определённых стадиях клеточного цикла и соответственно на различных стадиях регулируют деление клетки. К середине M-фазы концентрация ц. в клетке резко уменьшается с последующим нарастанием синтеза на протяжении всего цикла.

Цитозин (2-окси-4-аминопиримидин) – пиримидиновое основание. Присутствует во всех живых клетках в составе нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Входит в состав некоторых коферментов, антибиотиков. Цитозиновые нуклеотиды.— доноры энергии на определенных стадиях биосинтеза липидов. Комплементарно взаимодействует с гуанином, образуются три водородные связи.

Цитокинез – разделение клеточной цитоплазмы между двумя дочерними клетками, которое происходит вслед за телофазой после разделения ядра; приводит к образованию двух дочерних клеток.

Цитостатики блокируют митоз и внутриклеточный транспорт. Это их свойство широко используют для блокады пролиферации клеток (преимущественно в онкологии). Так, алкалоид колхицин связывается с СЕ тубулина и препятствует их присоединению к (+)-концу микротрубочек. Такие же эффекты имеют алкалоиды винбластин и винкристин.

Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Регуляция экспрессии генов позволяет клеткам контролировать собственную структуру и функцию и является основой дифференцировки клеток, морфогенеза и адаптации.

Эндомито́з – 1) умножение числа хромосом в ядрах клеток растений и животных без образования веретена деления и без деления ядра; в результате эндомитоза возникают ядра с увеличенным числом хромосом - полиплоидные ядра; 2) многократное умножение нуклеопротеидных нитей - хромонем, образующих хромосомы, в результате чего развиваются гигантские (политенные) хромосомы.

41