Вопрос №10.
Особенности экспрессии генетической информации у про- и эукариот.
Экспрессия генов - это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт – РНК или белок.
У прокариот: Наследственный материал у прокариотической клетки содержится в единственной кольцевой молекуле ДНК. Она располагается непосредственно в цитоплазме, где также находятся необходимые для экспрессии тРНК и ферменты, часть из которых заключена в рибосомах.
Гены прокариот состоят целиком из кодирующих нуклеотидных последовательностей, реализующихся в ходе синтеза белков, тРНК или РНК.
Транскрипция и трансляция происходят почти одновременно, т.к. наследственный материал и аппарат биосинтеза белка пространственно не разобщены.
У эукариот: Наследственный материал эукариот больше по объему, чем у прокариот. Он расположен в основном в хромосомах ( в ядре), а необходимый для синтеза белков аппарат, состоящий из рибосом, тРНК, набора аминокислот и ферментов, находится в цитоплазме клетки.
Кодирующие последовательности “экзоны” (участки гена, несущие информацию о структуре белка) прерываются ‘’интронными’’ (интроны-участки гена, не несущие наследственную информацию, но выполняющие роль регулятора) участками, которые не используются при синтезе тРНК, рРНК или пептидов.
Транскрипция и трансляция пространственно отделены ядерной оболочкой ; во времени эти процессы разделяют процессы созревания мРНК, из которой должны быть удалены неинформативные последовательности.
Общее: Кроме указанных различий, на каждом этапе экспрессии генов у про- и эукариот есть отличия. См стр. 104 в учебнике Ярыгина ( том I ).
Вопрос №11.
Химический состав хромосом: Белки (65%) делятся на гистоновые и негистоновые.
Гистоны: Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4 (5 фракций). Являясь положительно заряженными основными белками, они достаточно прочно соединяются с молекулами ДНК, чем препятствуют считыванию заключенной в них генетической информации. В этом состоит их регулятивная роль. Кроме того, выполняют структурную функцию, обеспечивая пространственную организацию ДНК в хромосомах.
Негистоновые белки: (свыше 100), среди них ферменты синтеза и процессинга РНК, редупликации и репарации ДНК. Эти кислые белки выполняют также структурную и регуляторную функции.
Помимо ДНК и белков в составе хромосом обнаруживаются: РНК, липиды,полисахариды, ионы Ме. Массовые соотношения (ДНК : гистоны : негистоновые белки : РНК : липиды – 1 : 1 : (0,2-0,5) : (0,1-0,15) : (0,01-0,03).
Другие компоненты встречаются в незначительном количестве.
Уровни компактизации хроматина.
Нуклеосомная нить – это гистоновый октамер, (напоминающие шайбу белковые тела – коры) состоят из гистоновых белков 2Н2А, 2Н2В, 2Н3, 2Н4; с участком ДНК вокруг него. “Бусы на нитке”.
В результате ДНК уменьшается в 7-10 раз.
Хроматиновая фибрилла (соленоидный уровень)-обеспечивается гистоном Н1, который взаимодействует с нуклеосомами (линкерной ДНК и двумя соседними белковыми телами) и сближает их. ДНК уменьшается в 10 раз.
Интерфазная хромосома(петлевой уровень)- укладка хроматиновой фибриллы в петли. В их образовании принимают участие негистоновые белки. ДНК уменьшается в 20-30 раз.
Метафазная хроматида – при переходе к митозу, происходит суперспирализация хроматина, для облегчения расхождения хромосом к полюсам митотического веретена в Анафазе митоза.
Общий вывод: Многоуровневая компактизация ДНК обеспечивает её укорочение в метафазных хромосомах в 10 000 раз.
Вопрос №12.
Митотический(пролиферирующий) цикл клетки. Фазы митотического цикла, их характеристика и значение.
М
итотический
цикл – совокупность процессов в
клетке от 1 деления до следующего и
заканчивающихся образованием 2-х новых
клеток.
Профаза
Метафаза Ярыгин (I том, стр. 58)
Анафаза
Телофаза
из лекций:
Профаза(первая фаза деления 2n4c)- двухроматидные хромосомы спирализуются, ядрышки растворяются, центриоли расходятся, ядерная оболочка растворяется, образуются нити вкрктена деления.
Метафаза (фаза скопления хромосом 2n4c) - Нити веретена деления присоединяются к центромерам хромосом, двухроматидные хромосомы сосредотачиваются на экваторе клетки.
А
нафаза(
фаза расхождения хромосом 2n4c 2n2c)
центромеры делятся, однохроматидные
хромосомы растягиваются нитями веретена
деления к полюсам клетки.
Телофаза (фаза окончания деления 2n2c) - Хромосомы деспирализуются, сформировывается ядрышко, восстанавливается ядерная оболочка, на экваторе начинает закладываться перегородка между клетками или образуется перетяжка, растворятся нити веретена деления.
Биологический смысл митоза – генетическая информация передается в неизменном виде.
2 N2c (материнская клетка)
2 N4c (s период)
2n2c 2n2c (дочерняя клетка)
Факторы, контролирующие митоз.
1. Активатор S-фазы - включает синтез ДНК.
2. Митоз(М) - стимулирующий фактор( MPF) - вызывает конденсацию хромосом.
3.ДНК-зависимый М - заданный фактор - ингибирует процессы, ведёт к выработке MPF.
Таким образом все события Митотического Цикла взаимосвязаны, т.к образуется зависимая последовательность.
Вопрос №13.
Механизмы пролиферативного цикла, обеспечивающие равномерное распределение материала.
Интерфаза (фаза м/у делениями клеток).
Пресинтетический период (G1 2n2c) – подготовка клетки к построению второй хроматиды каждой хромосомы:
А) синтез белков ферментов (для образования РНК),
Б) синтез рРНК, иРНК и тРНК,
В) образование рибосом,
Г) синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов,
Д) синтез АТФ,
Е) деление митохондрий и пропластид (у растений),
Ж) образование всех одномембранных органелл клетки,
З) рост клетки.
2
.
Синтетический период (S
2n2c 2n4c)
– построение второй хроматиды и
формирование двухроматидных хромосом.
А) редупликация (удвоение) ДНК,
Б) синтез белков – гистонов, и их миграция в ядро,
В) сборка второй хроматиды из ДНК и белков – гистонов.
3. Постсинтетический период (G2 2n4c) – подготовка клетки к делению.
А) интенсивный синтез белков,
Б) синтез РНК,
В) деление митохондрий и пропластид (у растений),
Г) синтез АТФ,
Д) удвоение массы цитоплазмы,
Е) резкое возрастание объема ядра.
Вопрос №15.
Закономерности существование клетки во времени. Жизненный цикл клетки, его варианты.
Клеточный цикл – период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
Периоды:
Покоя (выбор между делением и выполнением функций),
Выполнения специфических функций,
Митотический цикл.
Покоящиеся клетки – клетки, которые выходят из митотического цикла.