Апоптоз

Апоптоз, или запрограммированная смерть клетки, представляет собой процесс, посредством которого внутренние или внешние факторы, активируя генетическую программу, приводят к гибели клетки и ее эффективному удалению из ткани.Апоптоз – это механизм гибели клеток, который имеет ряд биохимических и морфологических отличий от некроза.

Апоптоз – это биохимически специфический тип гибели клетки, который характеризуется активацией нелизосомных эндогенных эндонуклеаз, которые расщепляют ядерную ДНК на маленькие фрагменты. Морфологически апоптоз проявляется гибелью единичных, беспорядочно расположенных клеток, что сопровождается формированием округлых, окруженных мембраной телец “апоптотические тельца”, которые тут же фагоцитируются окружающими клетками.

Это энергозависимый процесс, посредством которого удаляются нежелательные и дефектные клетки организма. Он играет большую роль в морфогенезе и является механизмом постоянного контроля размеров органов. При снижении апоптоза происходит накопление клеток, пример – опухолевый рост. При увеличении апоптоза наблюдается прогрессивное уменьшение количества клеток в ткани, пример – атрофия.

9)

Молекулярные основы жизни. Химическая организация генетического материала. Структура днк и рнк. Виды рнк.

Молекулярные основы биологии изучает одна из самых молодых наук — молекулярная биология. Она изучает механизмы таких биологических явлений, как рост, развитие, наследственность, изменчивость, биосинтез белков, действие ферментов, преобразование энергии, мембранную транспортировку веществ и ряд других проявлений жизни.

Другими словами, молекулярная биология — наука об основных проявлениях жизни па уровне биологических макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), неклеточных структур (вирусов) и клеток.

Исследования, проводимые ею, позволили сделать основополагающие открытия в биологии и обусловили появление таких новых паук, как молекулярная генетика (изучает химическую природу гена), космическая биология (изучает механизм протекания биосинтетических процессов в космосе, а также молекулярные основы адаптации организмов к экстремальным условиям существования). Молекулярная биология рассматривается как одна из перспективных наук о жизни.

9.2 Генетическая информация в молекуле ДНК записана в виде последовательностей нуклеотидных остатков, которые содержат одно из четырех азотистых оснований: (Аденин (А), гуанин (Г)) – пурины (два кольца, пяти ишестичленные) ; (Цитозин (Ц), тимин (Т)) – пиримидины (одно кольцо шестичленное). В состав ДНК входит азотисиые основания аденин, тимин, цитозин и гуанин, в состав РНК вместо тимина входит урацил. Как известно, ДНК – это большой архив, в котором хранится информация, а РНК – это молекула, которая переносит информацию из ядра в цитоплазму для синтеза белков. С различием в функциях связаны различия в строении. РНК более химически активна из-за того, что ее сахар - рибоза – имеет в своем составе гидроксильную группу, а вдезоксирибозе кислорода нет. Из-за отсутствия кислорода ДНК более инертна, что важно для ее функции хранения информации, так как отсутствие кислорода значительно снижает реакционную способность ДНК. Полимерная молекула ДНК возникает вследствие того, что нуклеотиды взаимодействуют друг с другом, и между соседними нуклеотидами образуется связь. Когда образуется цепочка нуклеотидов, связь осуществляется между пятым углеродом одной и третьим углеродом другой дезоксирибозы. Поэтому в цепочке нуклеиновых кислот выделяют разные неравнозначные концы, относительно которых молекула не симметрична. В апреле 1953г. Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель ДНК в форме регулярной двойной спирали ДНК, в которой две полинуклеотидные цепи закручены вправо вокруг общей оси. Измерения показали, что на виток спирали приходится 10,5 пар нуклеотидов, которые занимают по длине 3,6 нм. Каждая цепь содержит последовательность нуклеотидов, строго соответствующую последовательности нуклеотидов другой цепи. При этом гуанин на одной цепи соответствует цитозину на другой, а аденин соответствует тимину. Внутри спирали азотистые основания ориентированы по направлению к середине: аденин образует две водородные связи с тимином, а гуанин три водородные связи с цитозином. Отношение А+Г=Т+Ц, т.е. число пуринов всегда равно числу пиримидинов. Отношение А+Т/Г+Ц очень различно и характерно для каждого вида. При соединении друг с другом против 5’-конца одной нити находится 3’-конец другой нити. То есть нити идут в противоположных направлениях – поэтому обычно говорят, что нити в ДНК антипараллельны. В любом данном участке ДНК только одна из двух нитей ДНК кодирует аминокислоты, поэтому код – это последовательность нуклеотидов, а не пар нуклеотидов.

9.3Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков. клетках эукариот (животных, растений и грибов) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах)С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы.

9.4 Рибонуклеи́новая кислота́ (РНК) — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов.Так же, как ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), РНК состоит из длинной цепи, в которой каждое звено называется нуклеотидом. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара рибозы и фосфатной группы. Последовательность нуклеотидов позволяет РНК кодировать генетическую информацию. Все клеточные организмы используют РНК (мРНК) для программирования синтеза белков.Азотистые основания в составе РНК могут образовывать водородные связи между цитозином и гуанином, аденином и урацилом, а также между гуанином и урацилом[15]. Однако возможны и другие взаимодействия, например, несколько аденинов могут образовывать петлю, или петля, состоящая из четырёх нуклеотидов, в которой есть пара оснований аденин — гуанин

9.5Матричная (информационная) РНК — РНК, которая служит посредником при передаче информации, закодированной в ДНК к рибосомам, молекулярным машинам, синтезирующим белки живого организма. Кодирующая последовательность мРНК определяет последовательность аминокислот полипептидной цепи белка[29]. Однако подавляющее большинство РНК не кодируют белок. Эти некодирующие РНК могут транскрибироваться с отдельных генов (например, рибосомальные РНК) или быть производными интронов[30]. Классические, хорошо изученные типы некодирующих РНК — это транспортные РНК (тРНК) и рРНК, которые участвуют в процессе трансляции[31]. Существуют также классы РНК, ответственные за регуляцию генов, процессинг мРНК и другие роли. Кроме того, есть и молекулы некодирующих РНК, способные катализировать химические реакции, такие, как разрезание и лигирование молекул РНК[32]. По аналогии с белками, способными катализировать химические реакции — энзимами (ферментами), каталитические молекулы РНК называются рибозимами.

10)

Уровни компактизации генетического материала. Первичная и вторичная структура ДНК. Нуклеосома. Роль белков в формировании нуклеосомного уровня организации ДНК. Соленоид, петельно-доменная организация ДНК, их значение.

Исследования, направленные на выяснение химической природы наследственного материала, неопровержимо доказали, что материальным субстратом наследственности и изменчивости являются нуклеиновые кислоты, которые были обнаружены Ф. Мишером 1868 в ядрах клеток гноя. Нуклеиновые кислоты являются макромолекулами, т.е. отличаются большой молекулярной массой. Это полимеры, состоящие из мономеров — нуклеотидов, включающих три компонента: сахар пентозу, фосфат и азотистое основание пурин или пиримидин. К первому атому углерода в молекуле пентозы С-1 присоединяется азотистое основание аденин, гуанин, цитозин, тимин или урацил, а к пятому атому углерода С-5 с помощью эфирной связи — фосфат; у третьего атома углерода С-3 всегда имеется гидроксильная группа – ОН.

Соединение нуклеотидов в макромолекулу нуклеиновой кислоты происходит путем взаимодействия фосфата одного нуклеотида с гидроксилом другого так, что между ними устанавливается фосфодиэфирная связь. В результате образуется полинуклеотидная цепь.

Среди нуклеиновых кислот различают два вида соединений: дезоксирибонуклеиновую ДНК и рибонуклеиновую РНК кислоты. Изучение состава основных носителей наследственного материала — хромосом — обнаружило, что их наиболее химически устойчивым компонентом является ДНК, которая представляет собой субстрат наследственности и изменчивости.