7. Политенные хромосомы, механизм формирования, биологическое значение.
Политенные хромосомы — это гигантские хромосомы, обнаруживаемые в интерфазных клетках некоторых тканей у мух и других двукрылых. Такие хромосомы есть у них в клетках слюнных желез, мальпигиевых сосудов и средней кишки. Они содержат сотни нитей ДНК, которые редуплицировались, но не подверглись расхождению. При окраске в них выявляются четко выраженные поперечные полосы или диски. Многие отдельные полосы соответствуют местоположению отдельных генов. Ограниченное число определенных полос в некоторых дифференцированных клетках образует вздутия, или пуфы, выступающие за пределы хромосомы. Эти вздутые участки находятся там, где гены наиболее активны в отношении транскрипции. Политенные хромосомы развиваются из хромосом диплоидных ядер за счёт последовательных дупликаций каждого элемента. Помимо увеличения размеров ядра и размеров клетки, политенные хромосомы, так как содержат большое число копий генов, усиливают их экспрессию (процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок). Это, в свою очередь, увеличивает производство необходимых специализированной клетке белков. Например, чтобы образовывать большое количество клейкого вещества до окукливания. В других случаях тандемная дупликация участков приводит к возникновению мутации - изменению формы глаза.
При этом образуются так называемые политенные хромосомы, содержащие многие сотни
копий ДНК. Такие хромосомы обнаруживаются, например, в неделящихся клетках слюнных желез личинок некоторых насекомых при обычной световой микроскопии. В ходе митотического деления обеспечивается закономерное распределение сестринских хроматид каждой хромосомы между дочерними клетками. В составе дочерних хромосом (бывших сестринских хроматид) каждая клетка нового поколения получает одну из двух молекул ДНК, образовавшихся в результате репликации материнской двойной спирали. Следовательно, новое поколение клеток получает одинаковую генетическую информацию в составе каждой группы сцепления.
8. Белки, их химический состав, уровни структурной организации. Биологическая роль белков. Понятие о гистоновых и негистоновых белках. Прионовые белки и их медицинское значение.
Белки - непериодические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.Все белки представляют собой полимеры, состоящие из длинных цепей субъединиц, соединенных вместе в линейную структуру. Субъединицы - это 20 разных аминокислот.Общим признаком для всех аминокислот является наличие в их составе карбоксильной и аминогрупп, соединенных атомом углерода. Кроме этих общих атомов, каждая аминокислота содержит свои особые боковые цепи, присоединенные к центральному атому углерода. Таким образом, хотя все аминокислоты принадлежат к одному классу соединений и имеют некоторые общие химические свойства, отдельные аминокислоты резко отличаются друг от друга.
Уровни структурной организации
В строении молекул белков различают 4 уровня организации:
Первичная структура - полипептидная цепь из аминокислот, связанных в определенной последовательности ковалентными пептидными связями;
Вторичная структура - полипептидная цепь в виде спирали. Между пептидными связями соседних витков и другими атомами возникают многочисленные водородные связи, обеспечивающие прочную структуру;
Третичная структура - специфическая для каждого белка конфигурация - глобула. Удерживается малопрочными гидрофобными связями или силами сцепления между неполярными радикалами, которые встречаются у многих аминокислот.
Четвертичная структура возникает при соединении нескольких макромолекул, образующих агрегаты. Так, гемоглобин крови человека представляет агрегат из четырех макромолекул.
Нарушение природной структуры белка называют денатурацией. Она возникает под воздействием высокой температуры, химических веществ, лучистой энергии и др. факторов.
Биологическая роль белков
Строительная (структурная) функция: белки - строительный материал организма (оболочки, мембраны, органоиды, ткани, органы);
Каталитическая функция - ферменты, ускоряющие реакции в сотни миллионов раз;
Опорно-двигательная функция - белки, входящие в состав костей скелета, сухожилий; движение жгутиковых, инфузорий, сокращение мышц;
Транспортная функция - гемоглобин крови;
Защитная - антитела крови обезвреживают чужеродные вещества;
Энергетическая функция - при расщеплении белков 1 г освобождает 17,6 кДж энергии;
Регуляторная и гормональная - белки входят в состав многих гормонов и принимают участие в регуляции жизненных процессов организма;
Рецепторная - белки осуществляют процесс избирательного узнавания отдельных веществ и их присоединение к молекулам.
Понятие о гистоновых и негистоновых белках
Гистоны — обширный класс ядерных белков, выполняющих две основные функции: они участвуют в упаковке нитей ДНК в ядре и во вторичной регуляции таких ядерных процессов, как транскрипция, репликация и репарация, проявляют сильно оснóвные свойства.
Негистоновые белки - это все белки хроматина, кроме гистонов, выделяющиеся с хроматином или хромосомами. Это сборная группа белков, отличающихся друг от друга как по общим свойствам, так и по функциональной значимости. Около 80% из негистоновых белков относится к белкам ядерного матрикса, обнаруживаемых как в составе интерфазных ядер, так и митотических хромосом. Гистоновые и негистоновые белки принимают участие в экспрессии генов, участвуют в создании структуры молекулы ДНК. Гистоновые белки - факторы репрессии (блокирования) генов, негистоновые - наоборот способствуют считыванию информации. Взаимодействие гистоновых и негистоновых белков – механизм блокирования и разблокирования молекулы ДНК.
Прионовые белки и их медицинское значение.
Прионы – модифицированные прионовые белки (содержат > 50 полиглютаминовых фрагментов). Прионовые белки – нейромедиаторы и регуляторы циркадных ритмов. Попадая в организм человека, прионы модифицируют (переделывают под себя) нормальные прионовые белки и вызывают следующие болезни: Куру, Кройцфельта-Якоба, смертельная семейная бессонница, Подострый спонгиозный трансмиссийный энцефалит и проч. Способы «заражения»: спонтанное возникновение в мозге прионов, ятрогения, наследственность, употребление в пищу «зараженного» мяса