37. Что представляет собой хроматин. Его химическая природа.

Хроматин - комплекс ДНК с белками и минорными веществами (в интерфазных клетках). Состав: ДНК - 35%; белки - 60%; РНК, углеводы, липиды, ионы и др. минорные вещества – небольшое кол-во

38. Какие белки входят в состав хроматина и какие функции они там выполняют.

В состав хроматина входят: белки-гистоны и негистоновые белки.

Белки-гистоны составляют около 80% от всех белков. Они составляют около 80% всех белков хроматина. Являясь положительно заряженными основными белками, они достаточно прочно соединяются с молекулами ДНК, несущими отрицательный заряд, чем препятствуют считыванию биологической информации, заключенной в ДНК. В этом состоит их регуляторная роль. Кроме того, гистоны выполняют структурную функцию, принимая участие в компактизации ДНК.

Негистоновые белки выполняют функции:

1. структурная

2. регуляторная

3. ферментативная

39. Перечислить уровни компактизации ДНК в хромосоме.

1. Формирование нуклеосом

2. Образование из нуклеосомной нити соленоидноподобной структуры (фибриллы)

3. Образование хроматиновых петель

4. Формирование метафазной хроматиды

5. Формирование метафазной хромосомы

40. Что представляет собой нуклеосома и как она формируется.

Нуклеосома – это повторяющаяся структурная единица хроматина.

Формирование: На белковый остов, состоящий из 8 молекул белков-гистонов (по 2 мол. Н2А, Н2В, Н3, Н4), накручивается молекула ДНК, делая примерно 2 оборота, и затем переходит на другой остов. Часть ДНК, связывающая 2 нуклеосомы, получила название – линкерная нить. При этом происходит 7-кратное укорочение ДНК.

41. Что представляет собой второй уровень компактизации ДНК в хромосоме.

Нуклеосомная нить спирально закручивается и образует соленоид (хроматиновая фибрилла). Витки соленоида соединяются белком-гистоном Н1, который стабилизирует эту структуру. Длина ДНК сокращается в 50 раз от исходной.

42. Что представляет собой третий уровень компактизации ДНК в хромосоме.

Хроматиновая фибрилла складывается, образуя петли. Длина ДНК сокращается в 1000 раз от исходного.

43. Что представляют собой 4-й и 5-й уровни компактизации ДНК в хромосоме.

4. Формирование хроматид. Хроматиновые петли еще неоднократно скручиваются, складываются, стерилизуются и формируют хроматиды. Длина ДНК сокращается в 2-3 тыс.раз.

5. Метафазные хромосомы. В следствии спирализации, компактизации хроматина образуются хромосомы. Длина ДНК сокращается в 10.000 раз по сравнению от исходной.

44. Что представляет собой центромера хромосом и какие функции она обеспечивает.

Центромера – структура хромосомы, которая обеспечивает:

1. Удерживание хромосом

2. Правильное выстраивание хромосом в метафазной пластинке

3. Прикрепление к веретену деления хромосомы

4. Отвечает за наступления анафазы

5. В центромере локализованы повторяющиеся последовательности нуклеотидов

6. Деление хромосом на «плечи».

45. Конститутивный гетерохроматин, его локализация в хромосомах и функциональное назначение.

Конститутивный (структурный) гетерохроматин локализуется в области центромеры, на концах хромосом (теломерах), а также в некоторых внутренних фрагментах отдельных хромосом.

Структурный гетерохроматин генетически инертен (нет активных генов). Он содержит многократно повторяющиеся последовательности ДНК, которые выполняют, как правило, структурную функцию.

46. Что представляет собой факультативный гетерохроматин.

В клетках ♀ организма в норме находятся 2 «Х» хромосомы, но 1 «Х» хромосома находится в неактивном состоянии в виде факультативного гетерохроматина. В световой микроскоп в интерфазном ядре такая хромосома выглядит в виде плотного округлого тельца и называется она половой хроматин (или тельце Барра).

47. Какова структурная организация теломерных участков хромосом.

Теломера – концевой участок хромосом. Они содержат специализарованные последовательности, которые локализованы на обоих концах хромосом: двунитевые некодирующие повторы (ТТАГГГ)n, заканчивающиеся 3’-однонитевым участком.

48. Какова функциональная значимость теломерных участков.

1. Сохранение целостности хромосом

2. Обеспечение их полной репликации

3. Участие в прикрепление хромосом к ядерному матриксу

4. Способствуют коньюгации и кроссинговеру хромосом в профазу мейоза 1.

5. Способствуют удержанию сестринских хроматид в метафазу митоза.

49. Дифференциальное окрашивание хромосом, его сущность и возможности.

Для исследования хромосом человека у него берут лейкоциты крови, и обрабатывают их специальными веществами, которые запускают митоз (митогенами). Через 48 часов клетки будут на стадии метафазы, и деление останавливают с помощью веществ, которые разрушают нити веретена деления (колхицин). Затем производят дифференциальное окрашивание хромосом – используют специальные красители, которые избирательно поглощаются определёнными участками хромосомы. При микроскопировании хромосом они выглядят полосатыми, более сильно окрашенные участки хромосом называются районами, или бэндами.

50. Что такое бенд при дифференциальной окраске хромосом. Определите положение представленного участка хромосомы: 1p31.

Бенд - участок хромосом, который отличается от соседнего по интенсивности окраски при дифференциальном окрашивании.

1p31 – первый бенд в третьем районе короткого плеча первой хромосомы.

51. Что представляет собой эухроматин интерфазных хромосом, его функциональная значимость.

Эухроматин – это менее спирализованные участки хромосом, которые плохо окрашиваются красителями. В этих участках находятся функционирующие гены. Меньшая спирализация этих участков позволяет быстрее списывать с них наследственную информацию.

52. Дать определение гена с точки зрения молекулярной генетики.

Ген - последовательность нуклеотидов ДНК, в которой содержится информация о последовательности аминокислот полипептидной цепи белка, либо о нуклеотидной последовательности какого-либо вида РНК, прежде всего рРНК и тРНК.

53. Какие хромосомы человека относятся к 1-2 группам согласно принятой классификации, их характеристика.

1 группа (А): 1,2,3 – большие, метацентрические

2 группа (В): 4,5 – большие, очень субметацентрические

54. Какие хромосомы человека относятся к 3-4 группам согласно принятой классификации, их характеристика.

3 группа (С): 6-12, Х – средние, субметацентрические

4 группа (D): 13,14,15 – средние, акроцентрические со спутником

55. Какие хромосомы человека относятся к 5-7 группам согласно принятой классификации, их характеристика.

5 группа (E): 16,17,18 – малые, 16 – метацентрическая, 17 и 18 – субметацентрические

6 группа (F): 19-20 – малые, метацентрические

7 группа (G): 21,22, Y – малые, 21 и 22 - акроцентрические со спутником, Y – акроцентрическая без спутника.

Размножение. Митоз. Мейоз.

56. Раскрыть понятия: жизненный цикл клетки, митотический цикл.

Жизненный цикл клетки – период с момента появления клетки из материнской до собственного деления или гибели.

Митотический цикл – совокупность процессов, происходящих с клеткой во время подготовки ее к делению и в процессе самого деления.

57. Назвать периоды интерфазы. Охарактеризовать 1-ый и 3-ий периоды.

Интерфаза состоит из 3х периодов:

• период G1 – постмитотический период или пресинтетический.

• период S – синтетический период.

• период G2 – постсинтетический или премитотический

1 - G1 (по времени - 30-40% митотического цикла): синтезируются все виды РНК, белки, достраиваются необходимые органоиды, т.е. клетка увеличивается в объеме. Также накапливаются предшественники нуклеотидов, из которых будет синтезироваться ДНК, начинается удвоение центриолей клеточного центра. В этом периоде клетки могут находиться часы, дни и годы.

Для завершения G1-периода она должна пройти точку рестрикции: из цитоплазмы в ядро поступает сигнал (пусковой белок), который активирует ряд генов. После прохождения этой точки клетка переходит в S-период.

3 - G2 (20-30%): продолжается синтез всех видов РНК, белков, АТФ, накапливается тубулин, заканчивается удвоения центриолей клеточного центра.

58. Как понимать, что при репликации ДНК репликационная вилка ассиметрична.

Репликационная вилка – зона, где начинается репликация ДНК.

Репликационная вилка ассиметричная, потому что одна (лидирующая цепь) из 2 синтезируемых цепей строится непрерывно от 5’- к 3’-концу, и ее синтез идет быстрее, а синтез 2ой цепи (отстающей) идет медленнее, т.к. она собирается из отдельных фрагментов (фрагментов Оказаки) в обратном направлении по сравнению с лидирующей.

59. Какую роль в репликации ДНК выполняет праймер (затравка). Почему он необходим.

Праймер – это короткий фрагмент РНК (примерно 10 нуклеотидов со свободным 3'-концом), спаренный с матричной ДНК, который образуется с помощью фермента РНК-праймазы.

Затравка необходима ДНК-полимеразам для начала синтеза новой цепи, т.к. они могут присоединять нуклеотиды только к 3’-концу.

60. Какие ферменты участвуют в репликации ДНК и каковы их функции.

1)Геликаза разрывает водородные связи между азотистыми основаниями ДНК, расплетая 2-ую цепь.

2)ДНК-полимераза синтезирует новую цепь ДНК на матрице каждой исходной цепи из свободных нуклеотидов, присутствующих в ядре.

3)ДНК-лигаза сшивает фрагменты (фрагменты Оказаки) в виде которых синтезируется отстающая цепь ДНК.

4) РНК-праймаза синтезирует праймер, комплементарный матрице ДНК.

61. Перечислить принципы репликации ДНК.

1. Комплементарность.

2. Антипараллельность.

3. Полуконсервативность.

4. Двунаправленность от одной точки

62. В чем сущность принципа полуконсервативности при репликации ДНК.

При репликации ДНК каждая старая цепь является матрицей для синтеза новой цепи. Синтез происходит по принципу комплементарности. По окончании репликации образуются 2 дочерние молекулы ДНК, каждая их которых будет состоять из 1 старой цепи и 1 новой. В этом и состоит принцип полуконсервативности.

63. В чем сущность принципа антипараллельности при репликации ДНК.

Две новые полунуклеотидные цепи расположены антипараллельно: 5'-конец одной цепи соединяется с 3'-концом другой, и наоборот.

ДНК – полимераза может наращивать полинуклеотидные цепи только в направлении от 5’ к 3’-концу. Поэтому в процессе репликации одновременный синтез новых цепей идет антипараллельно.

64. Что представляют собой репликон и полирепликон.

Репликон – участок молекулы ДНК, способный к автономной репликации (единица репликации).

Репликация одновременно идет во многих участках ДНК хромосом, потому каждая эукариотическая хромосома – полирепликон.

65. В чем смысл редактирования (самокоррекции) при репликации ДНК. Как оно осуществляется.

При репликации ДНК идет точное присоединение соответствующих нуклеотидов по принципу комплиментарности. Но в этом процессе могут быть ошибки, в результате чего в последовательность вкл неправильный нуклеотид. В этой ситуации вкл механизм самокоррекции. Он заключается в отщеплении ошибочного нуклеотид и замене его нужным. В результате самокоррекции частота ошибок снижается в 10 раз.

66. В чем особенность синтеза и включения белков-гистонов в состав хромосом при авторепродукции хромосом.

Во время репликации происходит не только удвоение количества ДНК, но и увеличе-ние количества белков гистонов. Гистоны синтезируются в цитоплазме, транспортируются в ядро и связываются с ДНК во время ее репликации в S-периоде, т.е. синтез гистонов и ДНК синхронизированы.

При прекращении клеткой синтеза ДНК гистоновые информационные РНК за несколько минут распадаются, и синтез гистонов останавливается.

В дальнейшем белки гистоны участвуют в процессе компактизации ДНК. В течение жизни клетки гистоны будут обеспечивать регуляцию функции её генов.

67. Перечислить важнейшие процессы, происходящие в профазу митоза.

Клетка становится округлой, увеличивается вязкость цитоплазмы.

В цитоплазме: центриоли, которые удвоились в интерфазе, расходятся к полюсам клетки и формируется 2 митотических центра. Между центрами устанавливаются непрерывные нити веретена деления.

В ядре: хромосомы конденсируются, спирализуются, укорачиваются. Ядрышки разрушаются и исчезают.

68. Охарактеризовать прометафазу митоза.

Разрушается ядерная оболочка, хромосомы еще более спирализуются. В каждой хромосоме с обеих сторон центромер образуются кинетохоры. От них в разные стороны образуются прерывистые нити веретена деления, которые взаимодействую с непрерывистыми. Это сопровождается передвижением хромосом к области экватора.

69. Охарактеризовать метафазу митоза.

Хромосомы выстраиваются по экватору т.о., что их центромеры лежат в одной плоскости, перепендикулярной оси веретена деления, образуя метафазную пластинку. От центромеры каждой хромосомы с двух сторон отходят кинетохорные нити, которые соединяют хромосому с полюсами клетки.

70. Охарактеризовать анафазу митоза.

Центромеры всех хромосом одновременно делятся, сестринские хроматиды или дочерние хромосомы расходятся к разным полюсам клетки за счет взаимодействия непрерывных и кинетохорных нитей веретена деления. В конце – кинетохорные нити распадаются.

71. Перечислить важнейшие процессы, происходящие в телофазу митоза.

Происходят те же процессы, что в профазу и прометафазу, только в обратном порядке:

1. исчезает веретено деления,

2. формируется ядерная оболочка,

3. хромосомы деспирализуются,

4. формируются ядрышки,

5. происходит цитокинез (деление цитоплазмы)

72. Перечислить уровни и факторы регуляции пролиферации клеток в многоклеточном организме.

Выделяют 4 уровня регуляции пролиферации.

• Внутриклеточный уровень: ионы Са2+, циклические нуклеотиды (цАМФ, цГМФ), специфические белки (активаторы и ингибиторы).

• Внутритканевой уровень: ингибиторы обратной связи (кейлоны) и стимуляторы.

• Межтканевой уровень: факторы роста, межтканевые стимуляторы (факторы лимфоцитов – лимфокины, тканевые факторы роста – пептиды).

• Организменный уровень: гормоны, нейромедиаторы, неспецифические стимуляторы и ингибиторы сыворотки крови.