- •Лекция 1 цель изучения биологии в медицинском вузе
- •Лекция 2 диалека материалистического понимания жизни. Уровни организации живой природы.
- •Свойства живой материи
- •1878Г ф.Энгельс «Диалектика природы»
- •Модель ступенчатой горки.
- •Лекция 3 Клеточная теория. Биология клетки.
- •Клеточная теория
- •Современная клеточная теория
- •Состав гипотетической клетки эукариот.
- •Лекция 4 Существование клеток во времени и пространстве. Клеточный цикл и его регуляция.
- •Продолжительность митоза (клетки крови мышей)
- •43-90 Минут
- •25-30 6-15 8-14 9-26 Профаза метафаза анафаза телофаза
- •Лекция №5 Размножение организмов.
- •47,Хуу – синдром двойного игрек (трисомия)
- •47,Ххх – синдром Сверхженщины.
- •45,Х0 синдром Шеришевкого-Тернера
- •Лекция №7 Наследственность. Структурные уровни организации наследственного материала.
- •Современная теория/ концепция гена.
- •Лекция №8 Геном. Генотип. Фенотип.
- •Лекция №9 Изменчивость.
- •Лекция №10 Элементы антропогенеза.
- •4. Молекулярно-генетические методы.
- •Лекция №15 Гомеостаз.
- •Клеточное звено адаптации.
- •Классификация терминов (Вена, 1967 год).
- •История трансплантологии в России.
- •Лекция №11 Биология индивидуального развития.
- •Лекция №12 Молекулярно-генетические механизмы онтогенеза.
- •Лекция №13 Постнатальный онтогенез.
- •Возрастная периодизация жизни человека (1965).
- •Изменение длины тела.
- •Признаки старения.
- •Гипотезы старения.
- •Лекция №14 Регенерация.
- •Лекция №16 Эволюция органического мира.
- •Принципы эволюции (по Ламарку)
- •Синтетическая теория эволюции.
- •Завацкий - «Общие признаки биологического вида».
- •Признаки популяции.
- •Лекция №17 Полиморфизм человеческих популяций. Генетический груз.
- •Лекция №18 Популяционная структура человечества.
- •Лекция №19 Эволюция систем органов.
- •Лекция № 20 Онтофилогенетическая обусловленность пороков развития.
- •Онтофилогенетическая обусловленность пороков развития.
- •Лекция №21 Человек как закономерный результат процесса развития органического мира.
- •Лекция №22 Закономерности антропогенеза
- •Лекция № 23
- •Лекция №24 Медицинская протозоология.
- •Infusoria
- •Лекция №25
- •Лекция №26 Тип Членистоногие (Arthopoda)
- •Прогрессивные черты паукообразных.
- •Tracheata Трахейнодышащие.
- •Ixodida
- •Ixodes ricinus
- •Ixodes persulcatus
- •Вирусные заболевания.
- •Лекция №27 Тип Членистоногие. Подтип Трахейнодышащие. Класс Насекомые.
- •Лекция № 28
- •Лекция № 29 Биологические ритмы и их закономерности. Хронобиология.
- •Классификация биоритмов.
- •2. Ритмы средней частоты.
- •5. Мегаритмы.
- •Онтогенез ритмов.
- •Эволюционная теория биологических ритмов.
- •Лекция № 30
- •Международные организации по охране природы при оон.
- •Особо охраняемые природные территории.
- •Мониторинг
Лекция №7 Наследственность. Структурные уровни организации наследственного материала.
Наследственность.
Структурные уровни организации наследственного материала.
Регуляция экспрессии генов.
Ген – единица наследственности.
Наследственность– свойство живых организмов, обеспечивающее материальную преемственность онтогенеза в определенных условиях внешней среды. Гены детерминируют последовательность полипептидной цепи.
Наследование– передача информации от одного поколения к другому. Благодаря наследственности стало возможно существование популяций, видов и других групп.
1953 год – расшифрована структура молекулы ДНК.
Считается, что молекула ДНК составляет хромосому – унимолярная теория (некоторые исследователи предполагают, что несколько ДНК образуют 1 хромосому). Почти вся ДНК эукариот в ядре.
У бактерий – 4000000 нуклеотидов.
Из нескольких тысяч состоят минихромосомы (плазмиды). К плазмидам относят также ДНК хлоропластов, митохондрий. Хорошо изучены плазмиды бактерий.
R-фактор – фактор устойчивости к лекарствам (сульфамидные препараты, антибиотики). В плазмидах есть информация о специфических активных ферментах. Генов должно быть очень много. Происходит амплификация (умножение генетического материала). Она может происходить путем прокатывания и образования плазмид.
Плазмиды широко используются в генной инженерии. Они используются как носители чужеродной ДНК, поиски новых подходов к преодолению лекарственной устойчивости у бактерий.
Ген– участок молекулы ДНК, который несет информацию о структуре полипептидной цепи или макромолекулы. Гены одной хромосомы располагаются линейно, образую группу сцепления. ДНК в хромосоме выполняет разные функции. Существуют разные последовательности генов, есть последовательности генов, контролирующих экспрессию генов, репликацию и др. Есть гены, содержащие информацию о структуре полипептидной цепи, в конечном счете – структурных белках. Такие последовательности нуклеотидов длинной в один ген, называются структурными генами. Гены, определяющие место, время, длительность включения структурных генов – регуляторные гены.
Гены имеют маленький размер, хотя состоят из тысяч пар нуклеотидов. Наличие гена устанавливается по проявлению признака гена (конечному продукту). Общую схему строения генетического аппарата и его работы в 1961 году предложили Жакоб, Моно. Они предложил, что есть участок молекулы ДНК с группой структурных генов. К этой группе примыкает участок в 200пар нуклеотидов – промотор (участок примыкания ДНК зависимой РНК-полимеразы). К этому участку примыкает ген-оператор. Название всей системы – оперон. Регуляция осуществляется регуляторным геном. В итоге белок-репрессор взаимодействует с геном-оператором, и оперон начинает работать. Субстрат взаимодействует с геном регуляторами, оперон блокируется. Принцип обратной связи. Экспрессия оперона включается как единое целое.
Для Менделя, ген – только символ, удобный для определения закона наследования. Связь между геном и признаком (продуктом) была открыта при изучении брожения в безвоздушной среде – 1902 г Гаррод. Он изучал родословные больных алкаптонурией, пришел к выводу, что болезнь - результат нарушения обмена азота, при этом. Вместо мочевины образуется темное вещество. При содействии Бэтса в 1908 году высказано предположение, что болезнь возникает у рецессивных гомозигот, у которых не хватает какой-то ферментативной реакции, что приводит к накоплению и выведению субстрата, который в норме должен был расщепиться. В крови людей содержится гомогентизиновая кислота, но в норме она расщепляется оксидазой гомогентизиновой кислоты до малеинацетата, затем до воды и углекислого газа. У больных нет оксидазы, поэтому происходит накопление кислоты и вывод ее с мочой.
Так же наследуется альбинизм, хотя встречается гораздо чаще. При этом заболевании отсутствует фермент, осуществляющий превращение тирозина в меланин.
До 1940 года мнение ученых разделялось, но теории не было.
1940 год - Бидл и Татум предложили гипотезу: 1 ген – 1 фермент. Эта гипотеза сыграла важную роль – ученые стали рассматривать конечные продукты. Оказалось, что гипотеза имеет ограничения, т.к. все ферменты – белки, но не все белки – ферменты. Как правило, белки являются олигомерами – т.е. существуют в четвертичной структуре. Пример, капсула табачной мозаики имеет более 1200 полипептидов.
У эукариот экспрессия генов не исследована. Причина – серьезные препятствия:
-организация генетического материала в форме хромосом
- у многоклеточных организмов клетки специализированы и поэтому часть генов выключена.
- наличие гистоновых белков, в то время как у прокариот - «голая» ДНК.
Гистоновые и негистоновые белки принимают участие в экспрессии генов, участвуют в создании структуры. Молекула ДНК имеет разные уровни компактизации.
Участки с 8 гистоновыми белками, являющиеся пространственной структурой(150-200) пар нуклеотидов образуют глобулы диаметром10-11 нм. Во время интерфазы наблюдается нуклеосомный уровень, 8-10 нуклеосом объединяются и образуют сверхбусину. Метафазная хромонема скручивание в 10 тысяч раз. Гистоновые белки начинают продуцироваться в синтетическом периоде митоза. Срок существования (полусуществования) РНК гистоновых белков 13 минут синтез этих белков производится в ядре. Негистоновые белки синтезируются в цитоплазме, а затем переносятся в ядро. Гистоновые белки - факторы репрессии генов, негистоновые - наоборот способствуют считыванию информации. Взаимодействие гистоновых и неегистоновых белков – механизм блокирования и разблокирования молекулы ДНК.
ДНК – макромолекула, она не может выходить в цитоплазму из ядра и передавать информацию. Синтез белка возможен благодаря м-РНК. В эукариотической клетке транскрипция происходит с огромной скоростью. Сначала возникает про-и-РНК или пре-и-РНК. Это объясняется тем, что у эукариот и-РНК образуется в результате процессинга (созревания). Ген имеет прерывистую структуру. Кодирующие участки – экзоны и некодирующие – интроны. Ген у эукариоических организмов имеет экзонно-интронную структуру. Длина интрона больше длины экзона. В процессе процессинга интроны «вырезаются» - сплайсинг. После образования зрелой и-РНК после взаимодействия с особым белком переходит в систему – информосому, которая несет информацию в цитоплазму. Сейчас экзоно-интронные системы хорошо изучены (например, онкоген - Р-53). Иногда интроны одного гена являются экзонами другого, тогда сплайсинг невозможен.
Процессинг и сплайсинг способны объединять структуры, удаленные друг от друга, в один ген, поэтому они имеют огромное эволюционное значение. Подобные процессы упрощают видообразование. Белки имеют блочную структуру. Например, фермент – ДНК-полимераза. Он представляет собой непрерывную полипептидную цепь. Он состоит из собственной ДНК-полимеразы и эндонуклеазы, которая расщепляет молекулу ДНК с конца. Фермент состоит из 2 доменов, которые образуют 2 независимые компактные частицы, связанные полипептидным мостиком. На границе между 2мя генами ферментов находится интрон. Когда-то домены были раздельными генами, а затем – сблизились.
Нарушения подобной структуры гена приводит к генным болезням. Нарушение строения интрона фенотипически незаметно, нарушение в экзонной последовательности приводят к мутации (мутации глобиновых генов).
Оставшаяся ДНК существует 13 минут, затем расщепляется и распадается до нуклеотидов.
10-15% РНК в клетке - транспортная РНК. Есть комплементарные участки. Есть специальный триплет – антикодон, триплет, не имеющий комплементарных нуклеотидов – ГГЦ. Взаимодействие 2 субъединиц рибосомы и и-РНК приводит к инициации. Имеются 2 участка – пектидильный и аминоацильный. Они соответствуют аминокислотам. Синтез полипептида происходит пошагово. Элонгация – процесс построения полипептидной цепи продолжается пока не дойдет до бессмысленного кодона, тогда происходит терминация. Оканчивается синтез полипептида, который затем поступает в каналы ЭПР. Субъединицы расходятся. В клетке синтезируются различные количества белка.