Bio_ekzamen_1_vopros

находящиеся в клетках хвоста, переваривают его: хвост исчезает, а образовавшиеся во время этого процесса вещества всасываются и используются другими клетками тела.

Разрыв лизосомы и выход в гиалоплазму расщепляющих ферментов сопровождается резким повышением их активности. Такого рода повышение активности ферментов наблюдается, например, в очагах некроза при инфаркте миокарда и при действии излучения. Многие наслед. Болезни связаны с нарушением работы лизосом . Они могут быть вызваны дефектом одной или нескольких гидролаз. Это приводит к снижение активности ферментов и к перезагрузке лизосом непереваренными в-ми. При болезни Тея-Сакса нарушено расщепление липидов.

41. Опишите путь секреторного белка от места синтеза до выхода из клетки.

Сборка белка начинается на свободных рибосомах в цитозоле. В ЭПР поступают только те пептиды, у которых син-ся специфический гидрофобный сигнальный пептид. Особая частица, распознающая сигнал, связывается с сигнальным пептидом, временно блокирует с-з белка и затем направляет рибосому к мембране ЭПР, где частица, распознающая сигнал присоединяется к своему рецептору. Рибосома прикрепляется к белку-рецептору, который участвует в обр-ии канала. Белок протаскивается в полость ЭПР. Но его стартпептид остается в мембране. Далее происходит обработка. Отрезание старт-пептида. Белковая цепь соединяется с олигосахаридами. В цистернах шЭПР обеспечивается сворачивание синт-ных белковых мол-л. В шЭПР происходит сборка липопротеиновых мембран.

Затем синтезированный белок в составе транспортного пузырька поступает в аппарат гольджи, где подвергается поэтапной обработке в разных компартментах. В первую очередь идёт дальнейшее преобразование олигосахаридных компонентов в гликопротеинах.

Сортировка: в транс-сети АГ. Разделение белков и направление в места назначения. Отбор гидролаз – соединение с рецепторами в мембране транс-сети. Рецепторы узнают и связывают маннозо-6-фосфатные метки лизосомных фер-тов. В рез-те гидролазы отделяются от остальных белков и собираются в окаймленные транспортные пузырьки, отрываются от АГ, утрачивают кайму, сливаются с лизосомами.

маннозо-6-фосфатные рецепторы возращаются обратно в АГ в составе мембранных пузырьков, открывающихся от эндолизосом.

Секреция может быть 2 видов: -Конститутивная (характерна для всех клеток). Транспортные пузырьки непрерывным потоком отделяются от аппарата гольджи, так доставляются к поверхности элементы гликокаликса, а также гликопротеины. Протеогликаны, входящие в состав основного вещества соединительной ткани. -Регулируемая( для секреторных клеток) Белки избирательно упаковываются и отщепляются от аппарата гольджи. Секрет высвобождается из клетки только после сигнала, воздействия гормона или нейромедиатра.

В клетках, в которых секреция происходит в ответ на внеклеточный сигнал , секретируемые белки концентрируются и хранятся в секреторных пузырьках(секреторных гранулах). При получении соответствующего сигнала они высвобождаются путем экзоцитоза . Секреторные пузырьки отпочковываются от транс-сети Гольджи . Для их образования нужен клатрин и связанные с ним белки, создающие "кайму", потому что часть поверхности формирующихся пузырьков обычно покрыта клатрином. Эта кайма удаляется вскоре после того, как пузырек полностью сформируется.

42. Опишите путь гидролаз от места их синтеза до места назначения.

ГИДРОЛАЗЫ, класс ферментов, катализирующих гидролиз. Могут действовать на сложноэфирные и гликозидные связи, на связи С—О в простых эфирах. С—S в сульфидах, С—N в пет идах, и др.

Сортировка: в транс-сети АГ. Разделение белков и направление в места назначения. Отбор гидролаз – соединение с рецепторами в мембране транс-сети. Рецепторы узнают и связывают маннозо-6-фосфатные метки лизосомных фер-тов. В рез-те гидролазы отделяются от остальных белков и собираются в окаймленные транспортные пузырьки, отрываются от АГ, утрачивают кайму, сливаются с лизосомами.

маннозо-6-фосфатные рецепторы возращаются обратно в АГ в составе мембранных пузырьков, открывающихся от эндолизосом.

43. Опишите путь макромолекулы от момента проникновения в клетку до её усвоения.

Крупные молекулы биополимеров практически не транспортируются через мембраны, и все же они могут попадать внутрь клетки в результате эндоцитоза . Его разделяют на фагоцитоз и пиноцитоз . Эти процессы связаны с активной деятельностью и подвижностью цитоплазмы. Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой

крупных частиц (иногда даже целых клеток и их частей). Фагоцитоз и пиноцитоз протекают очень сходно, поэтому эти понятия отражают лишь различие в объемах поглощенных веществ. Общее для них то, что поглощенные вещества на поверхности клетки окружаются мембраной в виде вакуоли, которая перемещается внутрь клетки. Названные процессы связаны с затратой энергии; прекращение синтеза АТФ полностью их тормозит. На поверхности эпителиальных клеток, выстилающих, например, стенки кишечника, видны многочисленные микроворсинки , значительно увеличивающие поверхность, через которую происходит всасывание. Плазматическая мембрана принимает участие и в выведении веществ из клетки, это происходит в процессе экзоцитоза . Так выводятся гормоны, полисахариды, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к плазмалемме. Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающую клетку.

Клетки способны также поглощать макромолекулы и частицы, используя сходный с экзоцитозом механизм, но в обратной последовательности. Поглощенное вещество постепенно окружается небольшим участком плазматической мембраны , который сначала впячивается, а затем отщепляется, образуя внутриклеточный пузырек , содержащий захваченный клеткой материал ( рис.8-76 ). Такой процесс образования внутриклеточных пузырьков вокруг поглощенного клеткой материала называется эндоцитозом.

В зависимости от размера образующихся пузырьков различают два типа эндоцитоза:

1)Пиноцитоз - поглощение жидкости и растворенных веществ с помощью небольших пузырьков, и

2)фагоцитоз - поглощение больших частиц, таких, как микроорганизмы или обломки клеток. В этом случае образуются крупные пузырьки, называемые вакуолями и поглощение корпускулярного материала: бактерий, крупных вирусов, отмирающих собственных клеток организма или чужеродных клеток, таких, например, как эритроциты различных видов осуществляется клетками ( макрофагами , нейтрофилами )

Жидкость и растворенные вещества непрерывно поглощаются большинством клеток посредством пиноцитоза, тогда как большие частицы поглощаются главным образом специализированными клетками - фагоцитами . Поэтому термины "пиноцитоз" и "эндоцитоз" обычно употребляются в одном и том же смысле.

Пиноцитоз характеризуется поглощением и внутриклеточным разрушением макромолекулярных соединений, таких как белки и белковые комплексы, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липопротеины. Объектом пиноцитоза как фактора неспецифической иммунной защиты являются, в частности, токсины микроорганизмов.

44. Роль ЭР и АГ в регенерации и обновлении поверхностного аппарата клетки(ПАК).

Синтез белков в гранулярном ЭПР:

Белки, производимые клеткой, синтезируются на поверхности рибосом, которые могут быть присоединены к поверхности ЭПС. Полученные полипептидные цепочки помещаются в полости гранулярного эндоплазматического ретикулума (куда попадают и полипептидные цепочки, синтезированные в цитозоле), где впоследствии правильным образом обрезаются и сворачиваются. Таким образом, линейные последовательности аминокислот получают после транслокации в эндоплазматический ретикулум необходимую трёхмерную структуру, после чего повторно перемещаются в цитозоль.

Транспорт веществ из эндоплазматической сети

Аппарат Гольджи асимметричен — цистерны, располагающиеся ближе к ядру клетки (цис-Гольджи) содержат наименее зрелые белки, к этим цистернам непрерывно присоединяются мембранные пузырьки — везикулы, отпочковывающиеся от гранулярного ЭПР.

Модификация белков в аппарате Гольджи

В цистернах Аппарата Гольджи созревают белки предназначенные для секреции, трансмембранные белки плазматической мембраны, белки лизосом и т. д. Созревающие белки последовательно перемещаются по цистернам органеллы, в которых происходит их модификации — гликозилирование и фосфорилирование. При О-гликозилировании к белкам присоединяются сложные сахара через атом кислорода. При фосфорилировании происходит присоединение к белкам остатка ортофосфорной кислоты.

Разные цистерны Аппарата Гольджи содержат разные резидентные каталитические ферменты и, следовательно, с созревающими белками в них последовательно происходят разные процессы. Созревающие белки «маркируются» специальными полисахаридными остатками (преимущественно маннозными), повидимому, играющими роль своеобразного «знака качества».

Транспорт белков из аппарата Гольджи

В конце концов от транс-Гольджи отпочковываются пузырьки, содержащие полностью зрелые белки. Главная функция аппарата Гольджи — сортировка проходящих через него белков. В аппарате Гольджи происходит формирование «трехнаправленного белкового потока»:

созревание и транспорт белков плазматической мембраны;

созревание и транспорт секретов;

созревание и транспорт ферментов лизосом.

С помощью везикулярного транспорта прошедшие через апарат Гольджи белки доставляются «по адресу» в зависимости от полученных ими в аппарате Гольджи «меток».

45. Пероксисомы. Образование, строение и функции.

Это мембранные пузырьки с однородным или гранулярным матриксом. В центре располагается сердцевина (нуклеоид) из кристаллических структур, образованных фибриллами или трубочками.

Во фракции пероксисом обнаруживается до 15 фер-тов, связанных с метаболизмом перекиси водорода. Это ок-ные фер-ты, при работе которых образуется перекись водорола, каталаза, приводящая к утилизации токсичной для клеток перекиси. Пероксисомы защищают клетку от действия перекиси, оказывающей сильный повреждающий эффект.

Пероксисомы есть во всех эукариотических клетках. Они – главный центр утилизации кислорода (как и мтх). Кислород используется ими для ок-ных р-ий, которые не сопровождаются накоплением энергии в виде АТФ. Образующаяся при этом перекись используется для ок-я субстратов. Пероксисом много в печени, почках. Перекись ок-ет фенолы, формальдегид, этиловый спирт.

Важное значение у растений. В прорастающих семенах – глиоксисомы, обеспечивающие превращение жк, запасенных липидов в сахара в ходе р-ий глиоксилатного цикла. Другой тип пероксисом катализирует ок-е побочных продуктов фотосинтеза – фотодыхание.

Пероксисомы способны к саморепродукции. Новые обр-ся в результате роста и деления предыдущих. Белки поступают из цитозоля. Липиды через цитозоль от мест синтеза.

46. Организация цитоскелета. Система микрофиламентов.

Цитоскелеят — сложная сеть бековых нитей разной толщины пронизывающих цитоплазму эукариотической клетки. Периферическая часть входит в состав субмембранного комплекса аппарата плазмолеммы. Он присутствует во всех клетках как у эукариот, так и у прокариот. Способен сохранять определённую форму и осуществлять коордиционные движения ( ползание клеток по субстрату, сокращение мыш. Волокон) формирует органоиды движения( реснички и жгутики) .Цитоскелет образован белками.

В цитоскелете выделяют несколько основных систем, называемых либо по основным структурным элементам, заметным при электронно-микроскопических исследованиях (микрофиламенты, промежуточные филаменты, микротрубочки), либо по основным белкам, входящим в их состав (актин-миозиновая система, кератины, тубулин-динеиновая система).

Актиновые филаменты (микрофиламенты) тонкие безбелковые нити толщиной 8 нм, построенных из белка актина. В клетке актин в 2х состояних: в виде отдельных глобулярных субъединиц или в виде филаментов(нитей), образованных в рез-те полимеризации глобулярного актина. Микрофиламенты полярныимеют +конец, кот.растёт засчёт полимеризации актина и –конец, где происходит деполимеризация.

Пронизывают всю цитоплазму клетки, образую сложную сеть. Под плазматической мембраной эта сеть густая образует клеточный кортекс, который придаёт прочность поверхностному слою клетки и позволяет клетке изменять свою форму и двигаться. Н-р, когда фагоцитирующий лейкоцит уступает в контакт с

бактерией, сеть акттиновых филаментов в этом участке кортекса распадается, цитоплазма превращается из гели в золь. Это позволяет поверхосномку слою цитоплазмы окружить и поглотить бактериальную клетку. Такое временное разжижение уитолазмы связан ос действием белка гельзонина, кот. разрывает актиновые филаменты и образует шапки на их +концах , препятствую полимеризации.

47. Сократительные структуры в клетке. Механизм мышечного сокращения.

длинные тонкие мышечные волокна, из которых построена скелетная мышца – многоядерные гигантские клетки, образующиеся в ходе онтогенеза при слиянии множества отдельных клеток. Толщина этих клеток около 50 мкм, а в длину они могут достигать 50 мм. Мышечные волокна содержат миофибриллы толщиной 1-2 мкм, которые тянутся от одного конца клетки до другого. Пучки миофибрилл имеют поперечную исчерченность. Темные участки – анизотропные диски (А-диски), светлые – изотропные (I-диски). По середине светлого I-диска проходит темная полоска – Z-диск. Единицей строения и функционирования миофибрилл является саркомер – участок между двумя Z-дисками. В состав каждого саркомера входят два набора параллельных, частично перекрывающихся филаментов: толстых и тонких. Толстые филаменты – в А-дисках между тонкими филаментами, они построены из миозина. Молекула миозина: хвост и головка, способная расщеплять АТФ и вз-вать с актином. В толстых нитях хвосты друг к другу, а головки – в разные стороны. Тонкие филаменты – в I-дисках, одним концом закреплены на Z-дисках. Эти филменты сформированы актином, а также содержат белки тропонин и тропомиозин, регулирующие связывание миозина с актином при участии ионов кальция. В Z-дисках – а-актин и десмин. Сокращение миофибриллы происходит за счет уменьшения длины саркомеров. В основе сокращения лежит скольжение относительно друг друга толстых и тонких филаментов. При этом миозиновые фрагменты входят в пространства между актиновыми, приближая друг к другу Z-диски.

Сокращение происходит после того,как на нервно-мыш. Соединение поступит нервный импульс. В ответ на это из саркоплазматического ретикулума выходя ионы Са,которые связываются с тропонином тонких филаментов. Тропонин,связанный с Са , меняет свою конформацию и смещает тропомиозин, открывая на актиновых филаментах центры связывания с миозином. Это делает возмоджным взаим. Головок миозина с актинм. Головка миозина с присоединенными к ней АДФ и Фн имеет конформацию, позволяющую связываться с актином. Связывание миозина с актином вызывает изменение конформации головки миозина. При этом головка наклоняется и тянет актииновый филамент к центру саркомера , освобождаясь от АДФ и Фн. Далее присоединение к головке молекулы АТФ приводит к отделению её от актина. Головка миозина гидролизирует атф до АДФ и Фн и принимает исходную конформацию. Продукты гидролиза связаны с

головкой, и она может начать новый цикл.

48. Организация цитоскелета. Система промежуточных филаментов.

Цитоскелеят — сложная сеть бековых нитей разной толщины пронизывающих цитоплазму эукариотической клетки. Периферическая часть входит в состав субмембранного комплекса аппарата плазмолеммы. Он присутствует во всех клетках как у эукариот, так и у прокариот. Способен сохранять определённую форму и осуществлять коордиционные движения ( ползание клеток по субстрату, сокращение мыш. Волокон) формирует органоиды движения( реснички и жгутики) .Цитоскелет образован белками.

В цитоскелете выделяют несколько основных систем, называемых либо по основным структурным элементам, заметным при электронно-микроскопических исследованиях (микрофиламенты, промежуточные филаменты, микротрубочки), либо по основным белкам, входящим в их состав (актин-миозиновая система, кератины, тубулин-динеиновая система).

промежуточные филаменты- жесткие и прочные белковые волокна, пронизывающие цитоплазму. В большинстве животных клеток они формируют характерную корзинку вокруг ядра , откуда тянутся к перефирии клетки. Много пром.филаментов там, где клетки подвергаются механическим нагрузкам. В эпитериях= нити учавствуют в соединении клеток с др.др. при помощи десмосом и образуют сеть, соединяющую воедино мнодества клеток. В мыш. Клетках пром. Фил. Создают опору для саркомеров.

Построены из кератинов в эпидермисе. Виментин – фибробласты, лейкоциты. Десмин – мышцы.

49. Организация цитоскелета. Система микротрубочек. Производные микротрубочек.

Цитоскелеят — сложная сеть бековых нитей разной толщины пронизывающих цитоплазму эукариотической клетки. Периферическая часть входит в состав субмембранного комплекса аппарата плазмолеммы. Он присутствует во всех клетках как у эукариот, так и у прокариот. Способен сохранять определённую форму и осуществлять коордиционные движения ( ползание клеток по субстрату, сокращение мыш. Волокон) формирует органоиды движения( реснички и жгутики) .Цитоскелет образован белками.

В цитоскелете выделяют несколько основных систем, называемых либо по основным структурным элементам, заметным при электронно-микроскопических исследованиях (микрофиламенты, промежуточные филаменты, микротрубочки), либо по основным белкам, входящим в их состав (актин-миозиновая система, кератины, тубулин-динеиновая система).

Микротрубочки – полые цилиндры диаметром 25 нм, образованные молекулами тубулина. Каждая молекула – димер, образованный двумя субъединицами: альфа и бета тубулином. При формировании микротрубочек молекулы соединяются в протофиламенты – нитевидные комплексы, в которых альфатубулин одного димера контактирует с бета-тубулином следующего. Микротрубочка содержит 13 таких протофиламентов (расположены параллельно друг к другу). Микротрубочка – полярная структура, есть быстро растущий плюс конец и медленно растущий минус конец. Удлинение – за счет добавления тубулина. Рост микротрубочек регулируют клеточный центр и базальные тельца. Микротрубочки мб в цитоплазме, мб во временных структурах (веретено деления), мб в жгутиках, ресничках, центриолях. Ф-ии: перемещение органоидов, влияние на полярность клетки, регуляция формы.

Центриоли – цилиндр, стенка которого образована девятью триплетами микротрубочек. Соседние триплеты соеденины между собой белковыми сшивками. Жгутики и реснички - внутри них расположена аксонема. В ней 9 сдвоенных микротрубочек, расположенных по окружности, в центре находятся две одиночные микротрубочки. Стабилизация by нексин – центральный опорный цилиндр вокруг микротрубочек и радиальные спицы, стягивает аксонему по окр-ти. От каждого дублета микротрубочек отходят выступы (белок динеин) – ручки. Это временные контакты со стенкой микротрубочки соседнего дублета. Тубулин + динеин = скольжение. В основании реснички – базальное тельце (центриоль) – опора реснички. Промежуточные филаменты – жесткие и прочные белковые волокна. Толщина 8-10 нм. Формируют корзинку вокруг ядра. Ф-я в эпителии – соединение клеток друг с другом десмосомами, нервные – противостоят мех-ким деформациям, мышцы – опора для саркомеров. Построены из кератинов в эпидермисе. Виментин – фибробласты, лейкоциты. Десмин – мышцы.

50. Специализированные структуры плазматической мембраны (микроворсинки, реснички и жгутики).

Микроворсинка — вырост эукариотической (обычно животной) клетки, имеющий пальцевидную форму и содержащий внутри цитоскелет из актиновых микрофиламентов. Из микроворсинок состоит воротничок у клеток хоанофлагеллят и у воротничково-жгутиковых клеток губок и других многоклеточных животных. В организме человека микроворсинки имеют клетки эпителия тонкого кишечника, на которых микроворсинки формируют щеточную кайму, а также механорецепторы внутреннего уха — волосковые клетки.

Микроворсинки не содержат микротрубочек и способны лишь к медленным изгибаниям (в кишечнике) либо неподвижны. Хотя микроворсинки сохраняются на волосковых клетках в течение всей жизни, каждая из них постоянно обновляется за счет тредмиллинга актиновых филаментов.

Жгутики и реснички - внутри них расположена аксонема. В ней 9 сдвоенных микротрубочек, расположенных по окружности, в центре находятся две одиночные микротрубочки. Белок нексин образует центральный опорный цилиндр вокруг микротрубочек и радиальные спицы, стягивает аксонему по окр-ти. От каждого дублета микротрубочек отходят выступы (белок динеин) – ручки. Образуют временные контакты со стенкой микротрубочки соседнего дублета. Тубулин + динеин = скольжение дублетов относительно друг друга. В основании реснички – базальное тельце (центриоль) – опора реснички.

51. Образование и роль рибосом в клетке.

Рибосомы — цитоплазматические органеллы, на которых происходит синтез белка. Рибосомы могут функционировать только в комплексе с двумя другими типами РНК — транспортной РНК, доставляющей аминокислоты к строящейся молекуле белка, и матричной РНК, служащей источником информации, необходимой для сборки заданной последовательности аминокислот.

Образование рибосом в ядрышках. Гены, отвечающие за синтез рибосомной РНК, располагаются в пяти парах хромосом и представлены в виде множества копий, что позволяет одновременно синтезировать большое количество рибосомной РНК, необходимой для реализации клеточных функций.

Сформировавшиеся рибосомы накапливаются в ядрышках— специализированных структурах ядра, связанных с хромосомами. Если клетка синтезирует много белка, в ней образуется большое количество рибосомной РНК, поэтому ядрышки в этой клетке крупные. Напротив, в клетках, синтезирующих мало белка, ядрышки бывают даже не видны. Рибосомная РНК в ядрышках связывается с рибосомными белками с

образованием глобулярных частиц, представляющих собой отдельные субъединицы рибосомы. Эти субъединицы отделяются от ядрышка, выходят из ядра через поры ядерной мембраны и распределяются почти по всей цитоплазме. Попав в цитоплазму, субъединицы собираются в зрелую функционирующую рибосому. Зрелых рибосом в ядре нет, поэтому синтез белка осуществляется только в цитоплазме клетки.

Роль рибосом: служат для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК, или мРНК. Этот процесс называется трансляцией

-

В клетках эукариот существует две разновидности рибосом: рибосомы цитоплазмы и рибосомы, находящиеся в митохондриях и пластидах. Рибосомы состоят из двух субъединиц - большой и малой. Малая субъед. удерживает мРНК и тРНК, а большая катализирует образование пептидной связи. В состав субъедниц входят ррнк и белки, преимущественно глобулярные. Субъединицы рибосом собираются в ядрышке и через ядерные поры входят в цитоплазму. В цитоплазме рибосомы осуществляют синтез полипетида на мРНК(трансляцию). Трансляцией называют осуществляемый рибосомой синтез белка из аминокислот на матрице информационной (или матричной) РНК (иРНК или мРНК).

Функция рибосом заключается в узнавании трёхбуквенных (трехнуклеотидных) кодонов мРНК, сопоставлении им соответствующих антикодонов тРНК, несущих аминокислоты, и присоединении этих аминокислот к растущей белковой цепи. Двигаясь вдоль молекулы мРНК, рибосома синтезирует белок в соответствии с информацией, заложенной в молекуле мРНК Процесс трансляции разделяют на: инициацию — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза, элонгацию — собственно синтез белка,терминацию — узнавание терминирующего кодона (стоп-кодона) и отделение продукта.

52. Морфология ядерных структур.

Выделяют:

1.поверхностный аппарат ядра. Включает ядерную оболочку с поровым комплексом и ламину. Ядерная оболочка образована наружной и внутренней мембранами, между ними перинуклеарное пространство, наружная мембрана переходит во внутреннюю в области ядерных пор, наружная мембрана переходит в мемраны ЭПР. Поровый комплекс представляет собой 2 кольца из 8 белковвых глобул, расположженных по краю порового отверстия. В центре поры - центральная гранула. Ламина - плотная пластинка, примыкающая к внутренней мембране ядерной оболочки, представляет собой густую сеть белковых фибрилл.

2.Ядерный матрикс. Представен комплексом фибриллярных белков, скелет ядра, с ним связан актин. 3.Кариоплазма (ядерный сок). Создает специфическое окружение для ядерных структур.

4.Ядрышко. Имеет участки ДНК, содержащие гены рРНК. Существуют фибриллярный компонент (участки хроматина+рибонуклеиды) и гранулярный компонент(зрелые субьединицы рибосом).

5.Хроматин. Состоит из ДНК, РНК и белков (гистоновых-основных и негистоновых-кислых). В интерфазных ядрах-эухроиатин (деспирализированный) и гетерохроматин. Он продразделяется на конститутивный (ДНК ,которого находится в конднсированном состоянии постоянно во всекх клетках организма)и факультативный(днка которого может транскрибироваться и находиться конденсированном состоянии лишь в некоторых клетках).

53. Роль ядерных структур в жизнедеятельности клетки.

Ядро осуществляет две группы общих функций: одна из них — хранение генетической информации, другая

— ее реализация, обеспечение синтеза белка.

В первую группу входят процессы, обусловливающие поддержание наследственной информации в виде неизменной структуры ДНК. Эти процессы связаны с наличием так называемых репарационных ферментов, ликвидирующих спонтанные повреждения молекулы ДНК (разрыв одной из цепей ДНК, часть радиационных повреждений), что сохраняет строение молекул ДНК практически неизменным в ряду поколений клеток или организмов. Далее в ядре происходят воспроизведение, или редупликация, и разъединение (сегрегация) молекул ДНК, что дает возможность двум клеткам получить совершенно одинаковые и в качественном и количественном смысле объемы генетической информации.

Другой группой клеточных процессов, обеспечивающихся активностью ядра, является создание собственного аппарата белкового синтеза. Это не только синтез (транскрипция) на молекулах ДНК разных информационных РНК, но также транскрипция всех видов трансферных РНК и рибосомных РНК. Все это

указывает на ведущее значение ядерных структур в процессах, связанных с синтезом нуклеиновых кислот и белков - основных функционеров в жизнедеятельности клетки.

54. Поверхностный аппарат ядра. Поровые комплексы. Взаимосвязь ядра и цитоплазмы.

поверхностный аппарат ядра. Включает ядерную оболочку с поровым комплексом и ламину. Ядерная оболочка образована наружной и внутренней мембранами, между ними перинуклеарное пространство, наружная мембрана переходит во внутреннюю в области ядерных пор, наружная мембрана переходит в мемраны ЭПР.

Поровый комплекс представляет собой 2 кольца из 8 белковвых глобул, расположженных по краю порового отверстия. В центре поры - центральная гранула. Обладают собственными рецепторами, аппаратом, регулирующим направление ,способ и интенсивность транспорта через пору . Ламина - плотная пластинка, примыкающая к внутренней мембране ядерной оболочки, представляет собой густую сеть белковых фибрилл.

взаимодействие между ядром и цитоплазмой

почти все РНК клетки синтезируются в ядре. В этом процессе, называемом транскрипцией, используется хранящаяся в ДНК информация. Синтез рибосомной РНК происходит в ядрышках, в то время как матричные (информационные) и транспортные РНК синтезируются в эухроматине. Репликация — катализируемый ферментами процесс удвоения ДНК — также локализована в ядре

Нуклеотидные блоки, необходимые для репликации и транскрипции в ядре, должны поступать из цитоплазмы. Их включение в РНК приводит к образованию первичных продуктов, которые последовательно модифицируются путем расщепления, удаления частей молекулы и включения дополнительных нуклеотидов (созревание РНК). Наконец, мРНК и тРНК, образовавшиеся в ядре, транспортируются в цитоплазму для участия в биосинтезе белков (трансляции)

Белки не могут синтезироваться в ядре, и поэтому все ядерные белки должны быть импортированы из цитоплазмы. Это, например, гистоновые и негистоновые белки, связанные в хроматине с ДНК, полимеразы, гормональные рецепторы, факторы транскрипции и рибосомные белки. Рибосомные белки, находясь еще в ядрышке, начинают ассоциировать с рРНК, образуя рибосомные субчастицы.

Одной из очень специфический функций ядра является биосинтез НАД+ Предшественник этого кофермента, никотинамидмононуклеотид синтезируется в цитоплазме и затем транспортируется в ядрышко для превращения в динуклеотид НАД+ , который после этого возвращается в цитоплазму.

55. Структура ядрышка. Ядрышко – источник рибосом. Строение рибосом. Амплификация ядрышек.

Ядрышко-структура ,в кот.происходит образование рибосомальных единиц. ФИбрилярный зоны включают участки хроматина ядрошкового организатора и продукт его активности (рибонуклеопротеиды). Гранулярная частьзона со зрелыми субъединицами рибосом. Белки необходимые для построения рибосомы поступают в ядро их цитоплазмы.

Основной функцией ядрышка является синтез рибосом. В геноме клетки имеются специальные участки, так называемые ядрышковые организаторы, содержащие гены рибосомной РНК, вокруг которых и формируются ядрышки. В ядрышке происходит синтез рРНК РНК полимеразой I, ее созревание, сборка рибосомных субчастиц. В ядрышке локализуются белки, принимающие участие в этих процессах. в клетках наблюдается обычно 1—5 ядрышек , причем их количество не строго постоянно даже у одного и того же типа клеток. Более того, в некоторых половых клетках (растущие ооциты) число ядрышек может достигать нескольких сотен, т.е. на два порядка выше, чем в соседних соматических клетках. Увеличение числа ядрышек называется амплификацией ядрышек .

Вклетках эукариот существует две разновидности рибосом: рибосомы цитоплазмы и рибосомы,находящиеся в митохондриях и пластидах. Рибосомы состоят из двух субъединицбольшой и малой. Малая субъединица удерживает мРНК и тРНК, а большая катализирует образование пептидной связи.

Всостав субъедниц входят ррнк и белки, преимущественно глобулярные. Субъединицы рибосом собираются в ядрышке и через ядерные поры входят в цитоплазму. В цитоплазме рибосомы осуществляют синтез полипетида на мРНК (трансляцию).

56. Ядро – система хранения, воспроизведения и реализации генетический информации.

Ядро выполняет две группы ф-ий:

1.Хранение и передача последующим поколениям генетической информации. Генетическая информация закодирована на ДНК последовательностью нуклеотидов. Поддержание наследственной информации в виде неизмененной структуры ДНК обеспечивается с помощью фер-тов репарации. В ядре происходит воспроизведение (редупликация) ДНК, что дает возможность двум дочерним клеткам получить полноценный объем генетической инфы. Ядро регулирует процессы распределения молекул ДНК при делении клеток.

2.Реализация генетической инфы. Ядро контролирует все этапы биосинтеза белка, включая этапы, протекающие вне ядра. В ядре протекают начальные этапы биосинтеза белка: транскрипция и процессинг. Определенные уч-ки ДНК, называемые структурными генами, играют роль матриц в процессе транскрипции. Специфические уч-ки ДНК, называемые функциональными генами, являются регуляторами транскрипции. Белки хроматина следующим образом уч-ют в транскрипции: определяют ур-нь компактизации ДНК, влияют на ур-нь транскрипции, связываясь с функциональными генами, осуществляют процесс транскрипции. В ядре обр-ся рибосомы, тРНК, используемые в трансляции

57. Организация эу- и гетерохроматина. Структура и химия хроматина.

Хроматин —состоит из ДНК, РНК и белков(основных –гистоновых, кислых-негистоновых). Гистоовые беки находятся в весовых соотношениях с ДНК как 1:1 в выполняют структурную ф-ю .

Негистоновые белки помимо структурной ф-и отвечают за репарацию, репликацию, транскрипцию и т.п. Неодинаковая степень компактизации разных участков интерфазных хромосом имеет большое

функциональное значение. В зависимости от состояния хроматина выделяют эухроматиновые участки хромосом, отличающиеся меньшей плотностью упаковки в неделящихся клетках и потенциально транскрибируемые, и гетерохроматиновые участки, характеризующиеся компактной организацией и генетической инертностью. В их пределах транскрипции биологической информации не происходит.

В интерфазных ядрах-эухроиатин (деспирализированный) и гетерохроматин(конденсированный неактивный хроматин). Он продразделяется на конститутивный (ДНК ,которого находится в конднсированном состоянии постоянно во всекх клетках организма)и факультативный(днка которого может транскрибироваться и находиться конденсированном состоянии лишь в некоторых клетках).

Структура: Хроматин в зависимости от периода и фазы клеточного цикла меняет свою организацию. В интерфазе он выявляется в виде глыбок, рассеянных в нуклеоплазме ядра. При переходе клетки к митозу, особенно в метафазе, хроматин приобретает вид хорошо различимых отдельных интенсивно окрашенных телец — хромосом.

Химия хроматина В среднем в хроматине около 40% приходится на ДНК и около 60% - на белки, среди которых специфические ядерные белки-гистоны составляют от 40 до 80% от всех белков, входящих в состав выделенного хроматина. Кроме того, в состав хроматиновой фракциям входят мембранные компоненты, РНК, углеводы, липиды, гликопротеиды.

58. Уровни структурной организации хроматина. Компактизация хроматина.

Компактизация хроматина

1)нуклеосоама. 8 гистонов (H2A, H2B, H3 и H4.) образуют сердцевину , иемеющую дисковидную форму на которую накручиваются фрагмент 2хцепочной ДНК длинной около 140 пар оснований. Участки ДНК, расположенный между нуклеосомными частицами,- линкерные, сожержат около 60 пар оснований. Гистон Н1 связан как и с линкерным участком.ю так и с сердцевиной.

2.)Фибрилла. Гистоны Н1 обеспечивают дальнейшую укладку нуклеосомной нити. Сущ. 2гипотизы упаковки нуклеосом:

а) СПИРАЛЬНЫЙ ТИП Укладки нуклеосомной фибриллыю нить плотно упакованных нуклеосом образует спираль на один виток приходится 6-7 нуклеосом.

Б) нуклеосомный тип . 8-10 нуклеосом объединяются в нуклеомер 3)ПЕТЕЛЬНАЯ Структура. Образование петельных структоур обеспечивается взаимодействием ДНП С

БЕЛКАМИ ЯДЕРНого матрикса. Сущ. 2 точки зрения упаковки ДНК с белково ядерного матрикса : а)белки образуют в центре хромосомы непрерывный тяж , к которому крепятся петли нуклеомеров .

б) белки ядерного матрикса формируют множество отдельных центров,к которым цепятся ДНП образуя розетки (хромомерные участки )

4)ХРОМОНЕМА. КОМПАКТИЗАЦИЯ включает укладку нуклеомерных петель в области хромомерных участков.

5)хроматида. Хромонемы укладываются спирально или петелеобразно, образуя хроматиду.

59. Динамика хромосомного материала в клеточном цикле.

Клеточный циклиндивидуальная жизнь клетки, время сущ-ия клетки м\у двумя делениями и м\у ее образованием и гибели. Состоит из интерфазы и митоза.

Интерфазаэтап существования клетки, в котором реализуется генетическая программа заключенная в днк хромосом. хромосомы деспирализованы, ДНК транскрибируема. в клетке протекают реакции обмена веществ, поддерживающие ее жизнедеятельность и обеспечивающие выполнение специальных функций. в интерфазе происходит подготовка клетки к делению подразделяется на 3 периода: пресинтетический-G), синтетический-S и постсинтетический-G2 Каждый из указанных периодов отличается друг от друга содержанием и активностью синтеза днк Рнк, белков также характером синтезируемых РНК и белков. 1Пресинтетический период G1 наступает во вновь образующихся дочерних клетках, непосредственно после деления исходной родительской клетки. он характеризуется активным синтезом Рнк, белка, ростом клетки, благодаря чему каждая дочерняя клетка достигает нормальных размеров. в периоде G1 клетка имеет исходный набор хромосом и диплоидное содержание ДНК(2n=2с) .продолжительность клеточного цикла определяется в основном продолжительностью периода G1 . напротив время от начала S-периода до окончания митоза достаточно постоянно и не коррелирует с темпом деления. именно в этот период осуществляется синтез специального белка, обеспечивающего переход клетки в S- период. Согласно существующей гипотезе в G1 -период наблюдается синтез нестабильного "пускового" белка. этот белок получи название U- белка. при интенсивном синтезе белка клетка в определенный момент G1-периода достигает точки рестрикции, после чего с неизбежностью вступает в деление. В противном случае клетка остается"вне цикла» такую клетку обычно называют клеткой G0-периода или покоящейся. в некоторых тканях клетки могут находиться в G0-периоде длительное время, сохраняя свой морфологические свойства и способность к делению. в других тканях потеря способности к делению сопровождается специализацией, дифференциацией клеток.

2 синтетический период является важнейшим в подготовке клетки к делению так как в s-период происходит редупликация ДНК 2n=4c. Кроме того наблюдается: -увеличение синтеза РНК. Уровень синтеза возрастает пропорционально увеличению количества ДНК и достигает максимума в середине G2-периода; - рост синтеза белков в частности, гистонов, выполняющих структурную функцию в организации хроматина; - удвоение центриолей. Продолжительность S-периода составляет 8-12 часов.3. Постсинmemический период характеризуется непосредственной подготовкой клетки к делению. происходит дальнейший рост синтеза РНК, белков, накапливается необходимая для митотического деления энергия в виде АТФ. уровень синтеза достигает максимума в середине периода. в конце периода или в профазе синтез РНК и белков резко падает по мере конденсации митотических хромосом. Продолжительность G2 периода равна 2-4 часам.

60. Механизмы поддержания постоянства кариотипа поколений организмов и клеток.

У организмов, размножающихся бесполым путем, новое поколение появляется из неспециализированных в отношении генеративной функции клеток тела. В основе их самовоспроизведения лежит митоз,

обеспечивающий таким образом сохранение постоянной структуры наследственного материала в ряду поколений не только клеток, но и организмов.

Сравнение первого мейотического (редукционного) деления с митозом:

Профаза — спирализация хромосом, начало формирования веретена деления; в мейозе, кроме того, происходит конъюгация гомологичных хромосом с образованием бивалентов;

метафаза — в митозе в экваториальной плоскости веретена деления располагаются отдельные хромосомы числом 2n, в мейоэе в плоскости экватора выстраивается п бивалеитов;

анафаза —в митозе в результате расщепления центромер дочерние хромосомы (бывшие сестринские хроматиды) расходятся к разным полюсам (по 2n к каждому полюсу), в мейозе разрушаются бивалеиты и гомологи расходятся к разным полюсам (по одному из каждой лары); формируется гаплоидный набор хромосом;

телофаза—в митозе формируются ядра дочерних клеток, в мейозе телофаза сокращена во времени, так как не происходит полной деспирализации хромосом и клетки сразу переходят ко второму делению.

Результаты митоза — сохранение в дочерних клетках диплоидного набора хромосом (2n2с); результаты первого мейотического деления—образование клеток с гаплоидным набором двунитчатых хромосом (п2с)

При половом размножении процесс воспроизведения организмов осуществляется с участием специализированных половых клеток — гамет, вступающих в оплодотворение. При оплодотворении наследственный материал двух родительских гамет сливается, образуя генотип организма нового

поколения — зиготы. Чтобы потомки получили соответствующую программу для развития видовых и индивидуальных характеристик, они должны обладать кариотипом, которым располагало предыдущее поколение. В такой ситуации поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений организмов достигается предварительным уменьшением вдвое набора хромосом в гаметах, который восстанавливается до диплоидного при их оплодотворении: п + п = 2n.

Образование гаплоидных гамет осуществляется в ходе гаметогенеза путем особой формы клеточного деления — мейоза. При мейозе из клеток с диплоидным набором In образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом п . Такой результат достигается благодаря тому, что после однократного удвоения ДНК клетка делится дважды. В отличие от митоза в первом мейотическом делении в результате конъюгации гомологичные хромосомы объединяются в пары — биваленты. Последующее расхождение гомологов к разным полюсам веретена деления приводит к образованию клеток с гаплоидным набором хромосом: 2n4с → п2с.

В ходе второго мейотического деления сестринские хроматиды каждой хромосомы, как и в митозе, распределяются между дочерними клетками с наследственным материалом пс.

Схема второго (эквационного) деления мейоза:

I — клетка, образованная в результате первого мейотического деления и несущая гаплоидный набор двунитчатых хромосом (n2c);

II — клетки, образующиеся после второго деления мейоза и несущие гаплоидный набор однонитчатых хромосом (nc)

Благодаря особенностям мейоза образуются клетки, несущие полноценный геном, в котором каждая группа сцепления представлена в единственном экземпляре (гаплоидный набор хромосом).

При самооплодотворении гаметы одного и того же родителя, а при перекрестном оплодотворении половые клетки разных организмов взаимодействуют друг с другом. Сперматозоиды, проникая в яйцеклетку, вводят в

нее свой ядерный наследственный материал, заключенный в гаплоидном наборе хромосом. Ядра гамет сливаются и формируют диплоидное ядро зиготы, в котором каждая группа сцепления представлена в двойном экземпляре — отцовской и материнской хромосомами.

Таким образом, мейоз и последующее оплодотворение обеспечивают сохранение у нового поколения организмов диплоидного кариотипа, присущего всем особям данного вида.

61. Жизненный цикл клетки и его периоды.

Длительность клеточного цикла у разных клеток варьируется. Быстро размножающиеся клетки взрослых организмов, такие как кроветворные или базальные клетки эпидермиса и тонкой кишки, могут входить в клеточный цикл каждые 12—36 ч.

Фазы клеточного цикла эукариот:

Клеточный цикл эукариот состоит из двух периодов:

Период клеточного роста, называемый «интерфаза», во время которого идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки.

Периода клеточного деления, называемый «фаза М» (от слова mitosis — митоз).

Интерфаза состоит из нескольких периодов:

G1-фазы (пресентитический), или фазы начального роста, во время которой идет синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов;

S-фазы (синтетическая), во время которой идет репликация ДНК клеточного ядра, также происходит удвоение центриолей (если они, конечно, есть).

G2 (постсинтетический)-фазы, во время которой идет подготовка к митозу.

У дифференцировавшихся клеток, которые более не делятся, в клеточном цикле может отсутствовать G1 фаза. Такие клетки находятся в фазе покоя G0.

Период клеточного деления (фаза М) включает две стадии: кариокинез (старое название митоза деление клеточного ядра); цитокинез (деление цитоплазмы).

Сам Митоз делят на четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Обязательным для разделительной фазы митоза является построение митотического аппарата, который состоит из системы микротрубочек (ахроматиновое веретено, или веретено деления) и структур, поляризующих митоз, т.е. обозначающих два полюса в клетке, к которым разойдутся дочерние хромосомы. Митотический аппарат обеспечивает направленное перемещение дочерних хромосом в анафазе.

62. Нарушения клеточного цикла. Амитоз. Эндомитоз. Политения.