56.Система репарації та її роль у мутаційному процесі.

Репарація ДНК — набір процесів, за допомогою яких клітина знаходить і виправляє пошкодження молекул ДНК, які кодують її геном. У клітинах всіх організмів, зокрема людини, як нормальна метаболічна активність, так і зовнішні фактори, такі як ультрафіолетове випромінювання, можуть викликати пошкодження ДНК, приводячи у людини до 1 мільйона індивідуальних молекулярних пошкоджень на клітину за день^[1]. Багато з цих пошкоджень заподіює структурні пошкодження молекулі ДНК і може впливати на транскрипцію генів клітини, або навіть повністю запобігати їй. Деякі пошкодження викликають потенційно шкідливі мутації в геномі клітин, які впливають на виживання клітини або її дочірніх клітин після мітозу. Тому процеси репарації ДНК повинні бути постійно активними, оскільки вони мають швидко відповідати на будь-які пошкодження структури ДНК.

Ефективність репарації ДНК залежить від багатьох факторів, зокрема типу клітини, її віку та оточення. Клітини, що накопичили велику кількість пошкоджень ДНК або не мають більше можливостей до репарації, можуть піти одним з трьох можливих шляхів: перейти до незворотного статичного стану або клітинного старіння, піддатися апоптозу або альтруїстичному самогубству, або продовжити ділитися і стати першою клітиною ракової пухлини.

Репарація ДНК життєво важлива для підтримки цілісності геному і тому для нормального функціонування організму. Багато генів, які, як було показано, впливають натривалість життя, пізніше виявилися залученими в репарацію і захист ДНК. Нездатність виправлення деяких молекулярних пошкоджень генеративних клітин можуть ввести мутації в геном нащадків і таким чином впливають на швидкість еволюції.

--------------------------------------------------------------------------------------------

57.Будова генетичного матеріалу у бактерій та вірусів.

Генетичний матеріал бактерій представлений кільцевими молекулами ДНК. Ці ДНК можна умовно розділити на « хромосомні » і плазмідні. «Хромосомна » ДНК одна, прикріплена до мембрани, містить кілька тисяч генів, на відміну від хромосомних ДНК еукаріот вона не лінійна, не пов’язана з білками. Зона, в якій розташована ця ДНК, називається нуклеотидом. Плазміди- позахромосомні генетичні елементи. Представляють собою невеликі кільцеві ДНК, не пов’язані з білками, що не прикріплені до мембрани, містять невелику кількість генів. Кількість плазмід може бути різним. Найбільш вивчені плазміди, що несуть інформацію про стійкість до лікарських препаратів (R-фактор), що беруть участь у статевому процесі (F-фактор). Плазміда, здатна об’єднуватися з хромосомою, називається епісома.

Генетичний апарат вірусів на відміну від клітинного генома надзвичайно різноманітний. Він представлений як ДНК, так і РНК, які бувають одно - і дволанцюгові, лінійні фрагментовані і кільцеві, плюс - нитчасті і мінус - нитчасті. Геном вірусів тварин гаплоїдний, за винятком ретровірусів, які мають диплоїдний геном, представлений двома ідентичними молекулами одноланцюгової плюс - нитчастої РНК, що з'єднані між собою водневими зв'язками. Функціональна роль такої організації генома невідома. В спадковому апараті вірусів, як і в інших організмів, використовується триплетний генетичний код. Це означає, що три нуклеотиди в одноланцюгових молекулах або три пари нуклеотидів в дволанцюгових молекулах нуклеїнові кислоти, які утворюють триплет, або кодон, кодують одну амінокислоту. Кодуюча здатність вірусного генома визначається його молекулярною масою, яка коливається в межах ( 1,6 - 250) х 106 Д для ДНК і ( 2,5 - 12) х 106 Д для РНК. Найдосконалішим генетичним матеріалом у вірусів є дволанцюгова ДНК. Подвійний запис генетичного коду забезпечує глибокий консерватизм спадковості і створює передумови для збереження основних видових властивостей. Крім того, ланцюги ДНК характеризуються високою міцністю і утворюють відносно крупні молекули, які вміщають більше генетичної інформації в порівнянні з РНК. Тому саме ДНК відповідає потребам прогресивної еволюції, що веде до ускладнення структури і функції біологічних систем. Якщо як критерії еволюційного розвитку розглядати кодуючу здатність генома, то очевидно, що ДНК - вмістні віруси просунулися по еволюційних шаблях значно дальше, ніж РНК - вмістні.

Можливість збільшити ємність генома РНК - вмістних вірусів лімітується величиною 2,5 х 106 Д для одноланцюгових і 12 х 106 Д для дволанцюгових РНК. Це обмеження зумовлено відносно низькою фізичною і хімічною стабільністю молекули РНК, що спричинено не міцним фосфодиефірним зв'язком на основі рибози і вільним станом значної частини аміногруп азотистих основ. Максимальні розміри молекули РНК обмежені також механізмом її взаємодії з рибосомами . Збільшення ємності генома РНК - вмістних вірусів еволюційно йшло за рахунок не зростання розмірів молекули РНК, а структурних змін. Результатом цього процесу є фрагментована будова і відносно більша кодуюча здатність генома ортоміксо-, арена-, бунья-, рео - і бірнавірусів. Фрагментований геном РНК - вмістних вірусів відноситься до великих еволюційних досягнень і представляє собою вершину розвитку РНК - вмістних генетичних структур. За своєю біологічною суттю цей тип організації спадкового матеріалу нагадує хромосоми, які виникли в результаті еволюції ДНК - вмістних генетичних систем. Перевага фрагментованого генома полягає в тому, що в декількох фрагментах РНК, кожен з яких не досягає критичного розміру, міститься такий об'єм спадкової інформації, збереження якого не може забезпечити ціла молекула РНК. Крім того, наявність фрагментів створює передумови для здійснення рекомбінацій, в основі яких лежить обмін крупними блоками спадкового матеріалу. Цей унікальний механізм служить для РНК - вмістних вірусів з фрагментованим геномом могутнім джерелом спадкової мінливості, що забезпечує їх генетичну пластичність.

Ген у вірусів - це одиниця структурної і функціональної спадковості, яка представляє собою ділянку ДНК або РНК, що кодує як правило, один білок. Продуктами генів є структурні і неструктурні вірусні білки, в тому числі ферменти, які входять до складу віріону або утворюються в зараженій клітині і беруть участь в інфекційному циклі. Сукупність всіх генів вірусу називається геномом. Не дивлячись на те, що вірусний геном за молекулярною масою в 105- 106 разів менший від клітинної ДНК (1,8 х 1012 Д), він успішно конкурує і примушує клітину функціонувати за генетичною програмою вірусу. Кількість генів у ДНК - вмістних вірусів коливається від 3 до 160, а у РНК - вмістних - від 5 до 15. У вірусів з фрагментованим геном кожний фрагмент представляє собою один ген.

----------------------------------------------------------------------------------------------