2. Посттрансляционная модификация

Фолдинг полипептидной цепи в функционально-активную конформацию

ограниченный протеолиз - отщепление сигнальной последовательности и надрезание белка-предшественника протеолитическими ферментами

фолдинг - сворачивание полипептидной цепи в функционально-активную конформацию (вторичная, третичная, четвертичная структуры белка) с помощью белков-фолдаз и изомераз

ковалентная модификация (гликозилирование, фосфорилирование и т.д.)

• В середине 80-х годов началась новая эра в исследовании механизмов регуляции сворачивания белков in vivo.

• В клетке существует особая категория белков – шапероы и шаперонины - основной функцией которых является обеспечение правильного характера сворачивания полипептидных цепей в нативную структуру. Эти белки, связываясь с развернутой или частично развернутой конформацией полипептидной цепи, не дают ей «запутаться», образовать неправильные структуры. Они удерживают частично развернутый белок, способствуют его переносу в разные субклеточные образования, а также создают условия для его эффективного сворачивания.

5. Концепция оперона и регуляция экспрессии генов у прокариот

1961 Ф. Жакоб и ж. Моно - лактозный оперон

1. Ген-регулятор - контролирует образование белка-регулятора

2. Промотор - участок ДНК, к которому присоединятся РНК-полимераза

3. Оператор - участок промотора, связывающий белок-регулятор

4. Структурные гены - участки ДНК, кодирующие м-РНК конкретных белков

5. Терминатор - участок ДНК, несущий сигнал об остановке транскрипции

6. Концепция оперона и регуляция экспрессии генов у эукариот

Принципы регуляции экспрессии одинаковы, но есть отличия:

Гены не имеют общей системы регуляции в виде регулятора, оператора и промотора. А есть специальный промоторынй элемент, энхансеры (усиливающие элементы), в процес се синтеза белка участвуют много генов. Любой признак эукариот – полигенный.

Лекция № 3. РАЗМНОЖЕНИЕ НА КЛЕТОЧНОМ УРОВНЕ

План

1)Размножение на различных уровнях организации живого

2)Клеточный цикл

3)Митотический цикл

4)Митоз и мейоз, их биологическое значение

5)Формы бесполого и полового размножения

6)Размножение человека

Размножение - это свойство живой материи обеспечивать воспроизведение себе подобного.

Нобелевская премия Р.Эдвардсу и П.Стептоу за ЭКО

В последние годы в Украине вопрос бесплодия принимает угрожающий характер. По данным статистики около 20% супружеских пар не могут иметь ребенка. Причин бесплодия очень много! Сегодня, по классификации Всемирной организации здравоохранения различают 16 причин бесплодия у мужчин и 22 причины бесплодия у женщин.

Размножение (репродукция) проиcходит на различных уровнях организации живого:

1. Молекулярном

2. На уровне органелл

3. Клеточном

4. Организменном

1. Репликация ДНК – это процесс репродукции на молекулярном уровне.

2. На уровне органелл:

митохондрии и пластиды, которые содержат собственную ДНК

3. На клеточном уровне:

1. Митоз

2. Амитоз

3. Мейоз

И.Д.Чистяков (1874) – окрыл митоз у растений

А.Флемминг (1879) – ввел понятия «хроматин», митоз, кариокинез

Э.Страсбургер (1884) – профаза, метафаза, анафаза

МИТОЗ (от греч. mitos – нить) – непрямой способ клеточного деления, обеспечивающий точную передачу генетической информации от материнской клетки к дочерним.

МИТОЗ

Кариокинез Цитокинез

Деление ядра Деление цитоплазмы (цитотомия)

АМИТОЗ– прямое деление ядра клетки путем перетяжки без равномерного распределения хромосом.

• ядерная оболочка и ядрышки не разрушаются

• веретено деления не образуется

• хромосомы остаются в рабочем (деспирализованном) состоянии

• ядро или перешнуровывается или в нём появляется перегородка

• деления тела клетки — цитотомии, как правило, не происходит

• обычно амитоз. не обеспечивает равномерного деления ядра и отдельных его компонентов

Характерен для специализированных и патологических клеток.

Амитозом делятся клетки костей, хрящей, кожного эпителия и слизистой оболочки ротовой полости, опухолей.

Разновидностями митоза являются:

1) эндомитоз - (от греч. endon -внутри и mitos - нить) вариант митоза, при котором происходит удвоение числа хромосом внутри ядерной оболочки без ее разрушения. При повторных эндомитозах число хромосом в ядре может значительно увеличиваться (кратное двум)

2) политения (многократное удвоение хроматид) – хромосомы типа «ламповых щеток»

3) полиплоидия (от греч. poly - много и ploon - складываю) может явиться также результатом неоконченных обычных митозов. Основной смысл развития полиплоидии заключается в усилении функциональной активности клетки.

4) мейоз – форма ядерного деления, сопровождающаяся уменьшением числа хромосом с диплоидного (2 n) до гаплоидного (1 n).

Клеточный цикл – жизнь клетки от момента ее появления до деления или смерти. Судьба клетки – митоз, апоптоз, некроз.

Клеточный цикл :

А) митотический (пролиферативный) – период от деления до следующего

деления (включая митоз)

Б) жизненный цикл - период выполнения специфических функций, который заканчивается гибелью клеток.

Митотический цикл состоит из интерфазы и митоза.

Интерфаза – период жизненного цикла клетки, при котором происходит синтез и накопление веществ и энергии, необходимых для деления.

Интерфаза состоит из трех периодов:

G₁ - пресинтетического,

S - синтетического,

G₂ - постсинтетического.

Неделящиеся клетки могут входить в фазу Go.

G₁ Пресинтетический период [2n2с], где n – число хромосом, с – число молекул ДНК – рост клетки, активизация процессов биологического синтеза, удвоение органелл, подготовка к следующему периоду.

S синтетический период [2n4с] – отрезок времени, в течение которого происходит удвоение ДНК, синтез гистонов и формирование двухроматидных хромосом.

G₂ Постсинтетический период [2n4с] – подготовка клетки к делению, синтез и накопление белков (циклинов) и энергии для предстоящего деления, образование митотического аппарата.

Митоз – основной способ деления эукариотических клеток - подразделяют на 4 этапа:

Профаза (2n4с)

1. разрушение ядерной оболочки,

2. расхождение центриолей к разным полюсам клетки,

3. формирование нитей веретена деления,

4. «исчезновение» ядрышек,

5. хромосомы начинают спирализоваться и утолщаться; при этом каждая хромосома состоит из двух «упакованных» молекул ДНК – хроматид.

Метафаза (2n4с) –

• выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка)

• прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим – к центромерам хромосом.

Анафаза (4n4с) –

• деление двухроматидных хромосом на отдельные хроматиды

• расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами).

Телофаза (2n2с в каждой части – будущей дочерней клетке) –

• деконденсация («распаковка» молекул ДНК) хромосом

• образование в каждой части вокруг группы хромосом ядерных мембран

• распад нитей веретена деления

• появление ядрышка

• деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счет борозды деления, в растительных клетках – за счет клеточной пластинки.

Значение митоза

1. Поддержание постоянства числа хромосом в клетках многоклеточного организма

2. Служит клеточным механизмом процессов роста и развития многоклеточного организма

3. Регенерация

4. Бесполое размножение.

5. Основа мейоза.

Мейоз (от греч. meiosis — уменьшение), способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в два раза. Одна диплоидная клетка (2n4с) после двух быстро следующих друг за другом делений даёт начало 4 гаплоидным (1n1с) )

Благодаря мейозу образуются половые клетки и споры.

Фаза мейоза	Процессы, которые происходят
П рофаза I 1. Лептонема 2. Зигонема 3. Пахинема 4. Диплонема Диктионема 5. Диакинез	1. Хорошо видны отдельные нити очень тонких (слабо спирализованных) и длинных (в 2—5 раз длиннее метафазных) хромосом. Хромосомы состоят из 2-х сестринских хроматид и прикреплены теломерными и центромерными участками к ядерной мембране. (стадия тонких нитей) 2. Конъюгация или синапс гомологичных хромосом 3. Происходит кроссинговер—обмен гомологичными участками хромосом , что приводит к перекрестам между несестринскими хроматидами. 4. Конъюгировавшие хромосомы разделяются и начинают отталкиваться. Процесс отталкивания начинается в области центромеры и распространяется к концам. Хромосомы связаны хиазмами
	Есть в развивающихся яйцеклетках . Хромосомы частично деконденсируются и синтезируют РНК. Они называются « типа ламповых щеток». Биваленты сильно укорачиваются, хиазмы перемещаются к дистальным концам хромосом. Хромосомы отделяются от ядерной мембраны. Разрушается ядерная оболочка, формируется веретено деления. ( стадия расхождения нитей)
Метафаза I	Биваленты выстраиваются на экваторе. Кинетохоры х ромосом прикреплены к нитям веретена деления.
Анафаза I	Центромеры не делятся и гомологичные хромосомы движутся к разным полюсам клетки . На каждом полюсе гаплоидный набор двухроматидных хромосом. Происходит редукция (уменьшение) набора хромосом. Возникновение новых комбинаций негомологичных хромосом .
Телофаза I	Вокруг каждого хромосомного набора формируется ядерная оболочка. Хромосомы частично раскручиваются, появляется ядрышко. Происходит деление цитоплазмы—цитокинез.

Значение мейоза:

1. Образуются гаметы с 1 n, что сохраняет постоянное число хромосом на протяжении всей истории существования вида;

2. Возникают комбинации генетического материала:

А) кроссинговер в П 1

В) случайная комбинация хромосом в А 1

С) случайная комбинация хроматид в А 2