54

Экзаменационные вопросы по биологии.

Биология клетки.

1. Какие виды лизосом в эукариотической клетке существуют и их функциональное значение.

Лизосома. Это пузырёк диаметром 0,2 - 0,5 мкм, покрытый однослойной мемб¬раной. Эта мембрана предохраняет структуры и вещества клетки от разрушающих действий ферментов лизосом. При нарушений её целостнос¬ти ферменты выходят в цитоплазму клетки, и происходит автолиз – са¬мопереваривание клетки. Ферменты лизосом способны расщеплять бел¬ки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и липиды.

Функции лизосом:

1. осуществляют внутриклеточное пищеварение; лизосомы – миниа¬тюрная пищеварительная система клетки;

2. удаляют отжившие органоиды клетки или личиночные органы. Так, хвост у головастика лягушек рассасывается под действием фермента лизосом – катепсина;

3. превращают вредные для клетки вещества в перевариваемые про¬дукты;

4. участвуют в защите клетки то бактерий и вирусов (вирусы замуровываются в лизосоме).

Образуются лизосомы в комплексе Гольджи: сюда поступают синте¬зированные на рибосомах ферменты, здесь они окружаются мембраной и вы¬водятся в цитоплазму. Это первичные (неактивные) лизосомы. Вторичные (активные) лизосомы образуются из первичных. Они подразделяются на фаголизосомы и аутолизосомы. Фаголизосомы переваривают материал, поступающий в клетку извне. Аутолизосомы разрушают собственные, изношенные структуры клетки. Вторичные лизосомы, в которых процесс переваривания завершён, называются остаточными тельцами. В них отсутствуют ферменты, и содержится непереваренный материал.

2. Сформулировать три главных положения клеточной теории.

1. клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;

2. клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;

3. клетки размножаются делением, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

4. клетки многоклеточных организмов специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани;

5. ткани образуют органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

Вывод.

Клетка – живая элементарная открытая система, являющаяся основ¬ной структурно-функциональной единицей всех живых организмов, спо¬собная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

3. Какое значение имеет компартментация эукариотической клетки.

. присуще явление компартментации – с помощью биологических мембран обеспечивается пространственное разделению веществ и процессов в клетке. Отдельный компартмент представлен органеллой или ее частью (пространство, отграниченное внутренней мембраной митохондрии)

Высокая упорядоченность внутреннего содержимого эукариотической клетки достигается путем компартментации ее объема — подразделения на «ячейки», отличающиеся деталями химического(ферментного) состава. Компартментация способствует пространственному разделению веществ или процессов в клетке. Отдельный компартмент представлен органеллой (лизосома) или ее частью (пространство, ограниченное внутренней мембраной митохондрии). Важная роль в осуществлении компартментации принадлежит биологическим мембранам, которые выполняют ряд функций: отграничивающую(барьерную), регуляции и обеспечения избирательной проницаемости веществ, образования поверхностей раздела между водной(гидрофильной) и неводной(гидрофобной) фазами с размещением на этих поверхностях определенных ферментных комплексов. Благодаря присутствию липидов (жировых веществ) мембраны формируют гидрофобную внутриклеточную фазу как компартмент для химических реакций в неводной среде. Молекулярный состав мембран, набор соединений и ионов, адсорбированных на их поверхностях неодинаков, что обусловливает их функциональную специализацию. Включение в мембрану молекул рецепторов делает ее восприимчивой к биологически активным соединениям, например, гормонам. Известно несколько схем взаимоотношений в мембране основных химических компонентов — белков и липидов, а также других веществ, адсорбируемых на мембранной поверхности. В настоящее время большей популярностью пользуется точка зрения, согласно которой мембрана составлена из бимолекулярного слоя липидов. Гидрофобные участки их молекул повернуты друг к другу, а гидрофильные находятся на поверхности слоя. Разнообразные белковые молекулы встроены в этот слой или адсорбированы на его поверхностях. Благодаря компартментации клеточного объема в эукариотической клетке наблюдается разделение функций между разными структурами. Одновременно различные органеллы закономерно взаимодействуют друг с другом. Клетки многоклеточных организмов - растительные и животные - имеют оболочку.

4. Перечислить признаки, отличающие про- и эукариотическую клетку.

Клетки прокариот (эубактерии и цианобактерии) имеют более простое строение:

1. нет организованного ядра, т.е. ядерное вещество не отделено от цитоплазмы собственной мембраной. Ядерное вещество представлено единственной хромосомой, состоящей из 1 молекулы ДНК, замкнутой в кольцо;

2. из органоидов присутствуют только многочисленные, но мелкие рибосомы;

3. функцию митохондрий у прокариот выполняют ферменты, лежащие непосредственно на плазматической мембране и образующие дыхательную цепь;

4. нет клеточного центра, следовательно, нет митоза (делятся амитозом);

5. не характерен циклоз (постоянное круговое движение цитоплазмы с органоидами), в то время как отсутствие циклоза для эукариот означает гибель клетки;

6. отсутствуют внутренние мембраны, делящие клетку на отсеки, в которых протекают противоположные процессы

5. Строение клеточной оболочки животной эукариотической клетки. Перечислить функции, выполняемые плазматической мембраной.

Эукариотическая клетка отделена от внешней среды или соседних клеток плазматической мембраной, или плазмалеммой.

Среди многочислен¬ных моделей мембран, наиболее универсальной оказалась так называемая "жидкостно-мозаичная" модель. Согласно ей основой мембраны является жид¬костный билипидный слой, образованный строго ориенти¬рованными фосфолипидными молекулами. Двойной слой фосфолипидных молекул обращен друг к другу гидрофобными участками, а внешняя и внутренняя поверхности билипидного слоя об¬разованы гидрофильными участками молекул. Белки, входя¬щие в мембрану, не составляют сплошного слоя на внутрен¬ней и внешней поверхности билипидного слоя; они расположены мозаично и обладают способностью к перемещению в билипидном слое. Мембранные белки представлены тремя разновидностями:

• периферические белки располагаются на поверхности билипидного слоя;

• погружённые белки пронизывают всю толщу мембраны;

• полупогружённые белки погружены в мембрану лишь наполовину, выступая наружу с какой-то одной (внешней или внутренней) поверхности мембраны.

Функции плазматической мембраны:

• защитная или барьерная функция

• обеспечение контактов между клетками

• сигнальная (рецепторная) – на поверхности мембраны находятся рецепторы, которые воспринимают сигналы из внешней среды

• транспортная – регулирует транспорт в-в, т. к. обладает избирательной проницаемостью.

6. Назвать какими структурными компонентами представлен пластинчатый комплекс Гольджы.

Пластинчатый комплекс образован совокупностью диктиосом числом от нескольких сотен до нескольких тысяч на клетку. Диктиосома представлена стопкой из 3—12 уплощенных дискообразных цистерн, от краев которых отшнуровываются пузырьки. Локальные расширения цистерн приводят к образованию вакуолей. В дифференцированных клетках позвоночных животных диктиосомы обычно собраны в околоядерной зоне цитоплазмы. В пластинчатом комплексе образуются секреторные пузырьки или вакуоли, содержимое которых представлено так называемыми экспортируемыми белками и другими соединениями, подлежащими выводу из клетки. При этом просекрет, поступающий в диктиосому из мест синтеза, подвергается в ней некоторым химическим преобразованиям. Он также обособляется (сегрегируется) в виде «порций», которые здесь же приобретают оболочку из мембраны. В пластинчатом комплексе образуются первичные лизосомы. В цистернах диктиосом синтезируются полисахариды, образуются комплексы этих соединений с белками (гликопротеиды) и жирами (гликолипиды), которые затем можно обнаружить в гликокаликсе плазмолеммы

7. В чем сущность комплиментарности при формировании молекулы ДНК.

. Комплементарность – взаимное соответствие в химическом строении молекул, обеспечиваю¬щее их взаимодействие. Комплементарные структуры подходят друг к другу как ключ к замку.

На один виток спирали ДНК приходится 10 нуклеотидных остатков. Т.к. расстояние между соседними нуклеотидами = 0,34 нм, шаг спира¬ли составляет 3,4 нм.

Диаметр спирали – около 2 нм. Длина спирали может измеряться в метрах

8. Перечислить компоненты интерфазного ядра и охарактеризовать ядерный матрикс.

Структурные компоненты интерфазного ядра Различают ядро в состоянии интерфазы и ядро в процессе клеточного деления. Прежде чем говорить о структуре интерфазного ядра, надо уяснить себе, что не все интерфазные ядра одинаковы. Выделяют 3 состояния (или типа) интерфазных ядер в зависимости от их дальнейших возможностей: 1) ядра размножающихся клеток между двумя делениями (основная масса клеток); 2) ядра не делящихся, но способных к делению клеток (функционирующие лимфоциты, часть из которых через большой промежуток времени делится, в то время как остальные могут и не делиться); 3) ядра клеток, утративших способность к делению навсегда (эритриты, клетки нервной системы, гранулоциты – нейтрофилы, базофилы, эозинофилы). Рассмотрим строение интерфазного ядра первого типа. Основными компонентами ядра являются: 1). Ядерная оболочка (кариолемма). 2). Ядерный сок (кариоплазма). 3). Ядрышко. 4). Хромосомы. Ядерная оболочка. Эта структура характерна для всех эукариотических клеток. Ядерная оболочка состоит из наружной и внутренней мембран, разделенных перинуклеарным пространством. Ширина его составляет от 10 до 100 нм. В состав ядерной оболочки входят ядерные поры. Мембраны ядерной оболочки в морфологическом отношении не отличаются от остальных внутриклеточных мембран: они имеют толщину около 7 нм и построены по жидкостно-мозаичному типу. Наружная, граничащая с цитоплазмой, мембрана имеет сложную складчатую структуру, местами соединенную с каналами ЭПС. На ней расположены рибосомы. Внутренняя мембрана связана с хроматином ядра, контактирует с кариоплазмой и лишена рибосом. Ядерная оболочка пронизана множеством пор, диаметр их велик – 30-90 нм (для сравнения, в наружной плазмалемме диаметр пор составляет всего 1 нм). Численность их также колеблется: в зависимости от типа и физиологического состояния клетки на 1 мкм2 их насчитывается от 10 до 30. В молодых клетках количество ядерных пор больше, чем в старых. Благодаря порам обеспечивается обмен веществ между ядром и цитоплазмой, например, выход в цитоплазму и-РНК и рибосомных субъединиц, поступление в ядро белков, нуклеотидов и молекул, регулирующих активность ДНК. Поры имеют сложное строение. В этом месте две ядерные мембраны сливаются, образуя круглые отверстия, имеющие диафрагменное устройство (или поровый комплекс). В его состав входят три пластинки, каждая из которых образована 8-ю гранулами размером 25 нм каждая, связанными друг с другом микрофибриллами. В центре порового отверстия часто имеется еще и центральная гранула. Кариолемма, в отличие от плазмалеммы, не способна к регенерации. После деления материнского ядра ядерная оболочка дочерних ядер образуется из цистерн гранулярной ЭПС (наружная мембрана) и частично из фрагментов старой ядерной оболочки (внутренняя мембрана), распавшейся во время деления.

9. Назвать химические компоненты хромосом и указать их примерный процентный состав.

Главные химические компоненты хромосом представлены ДНК, основными (гистоновые) и кислыми (негистоновые) белками, на долю которых приходится соответственно 40% и около 20%. В хромосомах содержатся РНК, липиды, полисахариды, ионы металлов.

Наследственный аппарат клеток. Химическая и структурная организация хромосом.

Основное вещество ядра – хроматин. Он состоит из ДНК (40%), основных белков, или гистонов (40%) и кислых белков (20%). Перед митозом хроматин уплотняется за счет спирализации ДНК и приобретает определённую форму. Теперь он называется хромосомой. Хромосома – структурное образование, хроматин – химический экви¬валент хромосом.

Важную роль в структурной организации хроматина и хромосом играют белки гистоны. По химическим свойствам это щелочные (основные) белки, в их состав в большом количестве входят аминокислоты аргинин и лизин, эти аминокислоты имеют 2 аминогруппы и 1 карбоксильную группу. Белки гистоны несут (+) заряд, а ДНК (–) за счет остатка фосфорной кислоты, поэтому имеет место взаимодействие белков гистонов и ДНК. Выделяют 5 классов белков гистонов: H1, H2A, H2B, H3, H4.

Структурная организация хромосом достаточно сложная.

В интерфазном ядре принято выделять 3 уровня структурной организации хромосом:

1) образование нуклеосом. Белки гистоны H2A, H2B, H3, H4, (по 2 молекулы каждого) образуют основу нуклеосомы (остов катушки), вокруг этой основы ДНК делает 2 витка. Белок гистон H1 связывает соседние нуклеосомы, образуется нуклеосомная нить. Длина ДНК уменьшается в 7 раз.

2) образование фибрилл или спиралеподобной структуры. Белок гистон H1 скрепляет витки спирали. Длина ДНК на этом уровне уменьшается в 6 раз.

3 уровень. Образование петель. ДНК человека образует до 2 тыс. петель. Длина ДНК уменьшается в 25 раз.

Таким образом, в интерфазных хромосомах длина ДНК за счёт спирализации уменьшается ≈ в 1000 раз. Во время митоза происходит дальнейшая спирализация хромосом. Длина ДНК уменьшается в десять тысяч раз. Вероятно смысл компактизации хромосом, заключается в том, чтобы при митозе хромосомы расходились точно к полюсам и не мешали друг другу.

10. Перечислить группы хромосом человека в зависимости от положения центромеры.

В зависимости о положения первичной перетяжки выделяют следующие виды хромосом:

1. равноплечие (метацентрические) – центромера делит хромосомы на два равных плеча

2. слабо неравноплечие (субметацентрические) – центромера делит хромосомы на два слабо неравных плеча

3. резко неравноплечие (акроцентрические) – центромера делит хромосомы на два резко неравных плеча

4. одноплечие (телоцентрические) – центромера располагается на самом конце хромосомы.

11. Что представляют собой по химической природе ядрышки. Какую функцию они выполняют.

Ядрышки – это округлые, сильно уплотнённые, не ограниченные мембраной участки клеточного ядра диамет¬ром 1-2 мкм и больше. Форма, размеры и количество ядрышек зависят от функционального состояния ядра: чем крупнее ядрышко, тем выше его активность. В ядре их может содержаться от 1 до 10, а в ядрах дрожжей они отсутствуют.

Во время деления ядра ядрышки разрушаются. В конце деления они вновь формируются вокруг определённых участков хромосомы (ядрышковых организаторов), расположенных в области вторичной перетяжки хромосомы. Функция ядрышек состоит в синтезе

р-РНК и сборки субъединиц рибосом из белка и р-РНК.

12. Какие виды включений встречаются в животной эукариотической клетке. Примеры.

Это непостоянный компонент цитоплазмы. Наличие их и количество зависит от интенсивности обмена веществ и состояния ор¬ганизма. Они делятся на три группы:

1. запасной питательный материал (гликоген, жир, крахмал);

2. вещества, подлежащие выведению из клетки (ферменты, гормоны);

3. балластные вещества (пигменты, соли щавелевой кислоты). Они более характерны для растительных клеток, т.к. у растений нет сис¬тем, аналогичной выделительной системе животных.

13. Перечислить органеллы, имеющие мембранное строение. Охарактеризовать вакуолярную систему.

Наименование	Животная клетка	Растительная клетка
Ядро	Система генетической детерминации и регуляции белкового обмена	Система генетической детерминации и регуляции белкового обмена
Эндоплазмати-ческая сеть гранулярная (ЭПС)	Синтез гормонов, ферментов, белков плазмы, мембран; сегрегация (обособление) синтезированных белков; образование мембран вакуолярной системы, плазмолеммы, синтез фосфолипидов	Синтез гормонов, ферментов, белков плазмы, мембран; сегрегация (обособление) синтезированных белков; образование мембран вакуолярной системы, плазмолеммы, синтез фосфолипидов
Эндоплазмати-ческая сеть гладкая (ЭПС)	Метаболизм липидов и некоторых внутриклеточных полисахаридов	Метаболизм липидов и некоторых внутриклеточных полисахаридов
Пластинчатый комплекс Гольджи	Секреция, сегрегация и накопление продуктов, синтезированных в ЭПС, синтез полисахаридов	Секреция, сегрегация и накопление продуктов, синтезированных в ЭПС, синтез полисахаридов
Лизосомы первичные	Гидролиз биополимеров	Гидролиз биополимеров
Лизосомы вторичные (см. вакуоль)	Результат фагоцитоза, пиноцитоза, трнсмембранный транспорт веществ	Результат фагоцитоза, пиноцитоза, трнсмембранный транспорт веществ
Аутолизосома	Аутолиз клеточных компонентов	Аутолиз клеточных компонентов
Пероксисомы	Окисление аминокислот, образование перекисей	Окисление аминокислот, образование перекисей, защитная функция
Митохондрии	Синтез АТФ	Синтез АТФ
Кинетопласт	Комплексная функция: движение и энергообеспечение движения	Комплексная функция: движение и энергообеспечение движения
Пластиды: хлоропласты хроматофоры лейкопласты хромопласты		Фотосинтез, синтез и гидролиз вторичного крахмала (амилопласты); масла (элайопласты); белка (протеинопласты, протеопласты)
Вакуоль	Внутриклеточное пищеварение	Накопления воды и питательных веществ

14. Охарактеризовать митохондрии как генетически автономные системы.

Митохондрия (1-5 мкм) – двумембранный органоид, выполняющий функцию внутриклеточной энергетической станции. Это округлые образования, ограниченные двумя мембранами – наруж¬ной и внутренней. Наружная мембрана гладкая, она регулирует как пос¬тупление веществ в митохондрию, так и выведение их. Внутренняя мембрана образует складки – кристы, обращённые внутрь митохондрии. Внутри митохондрии находится так называемый матрикс, содержащий различные ферменты, ионы Са2+ и Мg2+, а также ДНК, т-РНК, и-РНК и рибосомы (причём ДНК и рибосомы у митохондрий похожи на таковые бактерий).

Благодаря наличию собственной ДНК (1 молекула кольцевой формы), митохондрии могут размножаться не¬зависимо от деления клетки. Происходит это путём перешнуровки исходной митохонд¬рии. Предварительно у них удваивается количество ДНК. Благодаря содержанию т-РНК, и-РНК и рибосом, митохондрии они могут синтезировать собственный белок.

Кроме того, митохондрии играют определённую роль в передаче признаков по наследству (цитоплазматическая наследственность).

На кристах митохондрии происходят окислительно-восстановительные процессы, сопровождающиеся выделени¬ем энергии. Она используется на образование фосфатных связей в АТФ. Накопление АТФ делает митохондрии своеобразными аккумуляторами энергии клетки, которая расходуется на процессы жизнедеятельности клетки по мере надобности. Из-за интенсивной работы митохондрии имеют малую продолжительность жизни, например митохондрии клеток печени живут всего 10 дней.

15. Перечислить эволюционно-обусловленные уровни организации жизни.

Организменный, органный. Тканевый,клеточный,субклеточный,макромалекулярный.

16. Чем характеризуются уникальные (редко повторяющиеся) последовательности генома человека.

уникальные гены, 75% ДНК имеют от 1 до 10 копий. Кодируют все белки организма (структурные и регуляторные), кроме белков гистонов.

Для уникальных генов характерно экзонно-интронное строение: кодирующий участок - экзон чередуется с не кодирующим участком - интроном.

17. Охарактеризовать высоко повторяющиеся последовательности генома человека.

многократно-повторяющиеся последовательности нуклеотидов, они составляют 15% ДНК. Эти последовательности содержат до сотни нуклеотидов и повторяются в геноме десятки тысяч, сотни тысяч и до миллиона раз (105-106 копий).

Предполагаемая роль многократно повторяющихся последовательностей:

а) узнавание гомологичных участков хромосом во время кроссинговера,

б) разделение структурных и регуляторных генов в кодирующих участках ДНК,

в) регуляция функции генов.

18. В чем сущность избыточности ДНК у эукариот. Каковы возможные функции избыточной ДНК.

В процессе эволюции количество ДНК у эукариот возросло в 1000 раз, а количество генов увеличилось в 50 – 100 раз. Это говорит о том, что не вся ДНК в эукариотической клетке несет смысловую нагрузку, т.е. имеет место явление избыточности ДНК. В эукариотической клетке 99% ДНК избыточна, и только 1% несет смысловую нагрузку

19. Структурная организация клеточного центра, его функции.

Клеточный центр – не мембранный органоид, в котором из белка тубулина образуются микротрубочки. Клеточный центр состоит из двух центриолей, расположенных перпендикулярно друг к другу. Каждая центриоль – это цистерна, состоящая из 9 строенных микротрубочек. Микротрубочки соединены между собой системой связок, а снаружи одеты белковым чехлом. Перед делением клетки центриоли удваивают¬ся. Во время митоза центриоли определяют местоположения полюсов веретена деления. Причём положение центриолей в делящейся клетке определяет центры новых клеток. Здесь будет располагаться ядро, т.к. клеточный центр всегда располагается вблизи ядра.

20. Что представляет собой компартментация эукариотической клетки. Роль биологических мембран в компартментации клетки.

21. Принципы жидкостно-мозаичной организации плазматической мембраны.

Среди многочислен¬ных моделей мембран, наиболее универсальной оказалась так называемая "жидкостно-мозаичная" модель. Согласно ей основой мембраны является жид¬костный билипидный слой, образованный строго ориенти¬рованными фосфолипидными молекулами. Двойной слой фосфолипидных молекул обращен друг к другу гидрофобными участками, а внешняя и внутренняя поверхности билипидного слоя об¬разованы гидрофильными участками молекул. Белки, входя¬щие в мембрану, не составляют сплошного слоя на внутрен¬ней и внешней поверхности билипидного слоя; они расположены мозаично и обладают способностью к перемещению в билипидном слое.

22. Химический состав, организация и функции гиалоплазмы.

23. Цитоскелет, его организация и функции.

24. Ядерная оболочка, особенности организации и функции.

25. Что представляет собой по химическому составу ядерный сок.

26. Назвать и кратко охарактеризовать механизмы ядерно-цитоплазматичеких транспортных потоков.

27. Что представляет собой ядрышко-образующие районы хромосом. Перечислить хромосомы человека, имеющие эти районы.

28. В чем сущность полярности, антипараллельности полинуклеотидных цепей молекулы ДНК.

29. Можно ли говорить о первичной, вторичной и третичной структуре ДНК. Если можно, как они представлены.

30. Что представляет собой геном организма. Перечислить компоненты генома человека.

31. Дать определение кариотипа. Что представляет собой кариотип человека?

32. Представить классы белков-гистонов и определить их значение в организации и функционировании хромосом.

33. Охарактеризовать умеренно повторяющиеся последовательности генома человека. Гены каких молекул находятся в этих последовательностях.

34. Как надо понимать экзонно-интронное строение уникальных генов. Что представляет собой экзон и сколько их может быть в уникальной последовательности.

35. Что представляет собой физический размер генома человека и каков он в числовом выражении.

36. Каковы принципиальные отличия генома про- и эукариот.

37. Что представляет собой хроматин. Его химическая природа.

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

39. Перечислить уровни компактизации ДНК в хромосоме.

40. Что представляет собой нуклеосома и как она формируется.

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

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

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

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

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

46. Что представляет собой факультативный гетерохроматин.

47. Какова структурная организация теломерных участков хромосом.

48. Какова функциональная значимость теломерных участков.

49. Дифференциальное окрашивание хромосом, его сущность и возможности.

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

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

52. Дать определение гена с точки зрения молекулярной генетики.

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

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

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

Размножение. Митоз. Мейоз.

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

Все клетки имеют определенный жизненный цикл, это период с момента появления клетки из материнской, до собственного деления или гибели. Митотический цикл – это совокупность процессов, которые происходят в клетке при подготовке 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. Он занимает 30 – 40% времени интерфазы.

• период S – синтетический период. Он занимает 30% времени интерфазы.

• период G2 – постсинтетический или премитотический и составляет 20 – 30% времени интерфазы.

Период G1 (2n2c 2n4c) в клетке синтезируются все виды РНК, белки, достраиваются необходимые органоиды, т.е. клетка увеличивается в объеме. Также накапливаются предшественники нуклеотидов, из которых будет синтезироваться ДНК.

В этот период выделяют особый момент, который называется точкой рестрикции. Пройдя точку рестрикции, клетка обязательно пойдет по пути деления. Предполагают, что в этот момент в клетке накапливается особый пусковой (тригерный) белок который запускает удвоение центриолей, затем удвоение ДНК, и деление клетки.

В конце G1 периода начинается удвоение центриолей клеточного центра.

Период G2 (2n4c) продолжается синтез всех видов РНК, белков, АТФ, накапливается белок тубулин, заканчивается удвоения центриолей клеточного центра.

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

ДНК полимераза синтезирует новые цепи ДНК. 2 цепи ДНК антипаралельны, а фермент ДНК полимераза всегда двигается только в направлении 5'→3'. Одна новая цепь синтезируется быстрее и называется лидирующей или ведущей. Другая новая цепь ДНК синтезируется в виде отдельных фрагментов и называется отстающей. Затем эти фрагменты (фрагменты Оказаки) сшиваются ферментом лигазой.

В результате репликации из одной молекулы ДНК образуются 2 молекулы, в каждой молекуле одна цепь старая, другая – новая. Поэтому способ называется полуконсервативным. В синтетический период происходит также синтез белков гистонов. В результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид

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

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

В репликации участвует много ферментов: геликаза, ДНК полимераза, лигазы.

Геликаза разрывает водородные связи между 2мя цепями ДНК в определенных участках. Такие участки называются репликационные вилки или репликоны (в каждой хромосоме может быть до 100 репликонов).

ДНК полимераза синтезирует новые цепи ДНК. 2 цепи ДНК антипаралельны, а фермент ДНК полимераза всегда двигается только в направлении 5'→3'. Одна новая цепь синтезируется быстрее и называется лидирующей или ведущей. Другая новая цепь ДНК синтезируется в виде отдельных фрагментов и называется отстающей. Затем эти фрагменты (фрагменты Оказаки) сшиваются ферментом лигазой.

61. Перечислить принципы репликации ДНК.

62. В чем сущность принципа полуконсервативности при репликации ДНК.

63. В чем сущность принципа антипараллельности при репликации ДНК.

64. Что представляют собой репликон и полирепликон.

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

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

67. Перечислить важнейшие процессы, происходящие в профазу митоза.

В результате репликации из одной молекулы ДНК образуются 2 молекулы, в каждой молекуле одна цепь старая, другая – новая. Поэтому способ называется полуконсервативным. В синтетический период происходит также синтез белков гистонов. В результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид.

67 вопрос Профаза (2n4c).

Клетка округляется, увеличивается вязкость цитоплазмы, центриоли расходятся к разным полюсам клетки, образуется веретено деления, основу его составляют микротрубочки, состоящие из белка тубулина. Нити веретена деления (микротрубочки) которые идут от 1одного полюса клетки к другому полюсу называются непрерывными.

Начинается спирализация хромосом, разрушаются и исчезают ядрышки.

68. Охарактеризовать прометафазу митоза.

Прометафаза (2n4c). Разрушается ядерная оболочка и содержимое ядра перемешивается с цитоплазмой. В области центромеры с обеих сторон формируются особые структуры – кинетохоры, это слоистые структуры, состоящие из белков. От кинетохоров отходят кинетохорные или прерывистые нити веретена деления. Кинетохорные нити скользят вдоль непрерывных нитей веретена деления, что вызывает движение хромосом. Хромосомы движутся к центру клетки, к экватору клетки, продолжается спирализация хромосом.

69. Охарактеризовать метафазу митоза.

Метафаза (2n4c). Хромосомы максимально спирализованы и располагаются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку. Каждая хромосома состоит из 2х сестринских хроматид соединенных центромерой.

70. Охарактеризовать анафазу митоза.

Анафаза (2n4c → 4n4c). Начинается с момента разделения центромер, сестринские хроматиды или дочерние хромосомы расходятся к разным полюсам клетки. Для движения хромосом необходимы нити веретена деления и энергия АТФ.

71. Перечислить важнейшие процессы, происходящие в телофазу митоза.

Телофаза (4n4c → 2n2c + 2n2c). Происходит деспирализация хромосом, они раскручиваются, образуются ядрышки, ядерная оболочка и, происходит деление цитоплазмы (цитокинез). Из одной материнской клетки образуются 2 дочерние клетки

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

В многоклеточном организме деление клеток или пролиферация строго регулируется. Выделяют 4 уровня регуляции пролиферации.

• Внутриклеточный уровень. В клетке есть вещества регулирующие пролиферацию: ионы Са2+, циклические нуклеотиды ц АМФ, ц ГМФ.

• Внутритканевой уровень. На этом уровне важную роль играют кейлоны – это пептиды, они подавляют деление клеток. Противоположным действием обладают антикейлоны.

• Межтканевой уровень. Важную роль играют факторы лимфоцитов – лимфокины. Есть активаторы и ингибиторы.

• Организменный уровень. Важную роль играют гормоны, а также нейромедиаторы, нейросекреты и белки сыворотки (плазмы) крови.

73. Что представляют собой кинетохоры, когда они формируются и какова их роль в митотическом делении клетки.

74. В чем сущность и значение эндомитоза и политении.

Эндомитоз – удвоение ДНК клетки сопровождающееся кратным увеличением количества хромосом (4n4c). Механизм эндомитоза: в интерфазу происходит репликацией ДНК, а цитоплазма не делится. Политения заключается в кратном увеличении содержания ДНК в хромосомах при сохранении их диплоидного количества (2n4c).

Эндомитоз и политения приводят к образованию полиплоидных клеток, отличающихся кратным увеличением объема наследственного материала. Для млекопитающих полиплоидизация в норме не характерна (кроме клеток печени).

75. Охарактеризовать оболочку яйцеклетки человека.

Все яйцеклетки имеют плазматическую мембрану. Яйцеклетки многих животных кроме плазматической мембраны имеют дополнительные защитные оболочки.

Первичная оболочка, или желточная. Она образуется в результате жизнедеятельности самой яйцеклетки. У млекопитающих её называют блестящей оболочкой или зона пеллюцида. Zona pellucida

Вторичная оболочка (хорион у млекопитающих) образуется в результате жизнедеятельности фолликулярных клеток, которые окружают яйцеклетку в яичнике.

Третичная оболочка образуется при прохождении яйцеклетка по яйцеводу. В яйцеклетке птиц это белковая оболочка, подскорлуповая, и скорлуповая оболочки.

76. Представить классификацию яйцеклеток в зависимости от количества и характера распределения питательных веществ в цитоплазме.

В зависимости от количества и распределения желтка по цитоплазме выделяют следующие типы яйцеклетки.

1. Изолецитальные – желтка мало и он равномерно распределен по цитоплазма. Ядро в них располагается ближе к центру (черви, моллюски, ланцетник, млекопитающие).

2. Телолецитальные – желтка много и он находится на вегетативном (растущем) полюсе клетки, а ядро будет на противоположном анимальном полюсе (рыбы, амфибии, птицы)

а) умеренно телолецитальные яйцеклетки содержат среднее количество желтка (осетровые рыбы, земноводные).

б) резко телолецитальные яйцеклетки содержат очень много желтка, занимающего почти весь объем клетки (некоторых рыбы, пресмыкающиеся, птицы, яйцекладущие млекопитающие).

77. Назвать основные структурные компоненты сперматозоида человека.

Сперматозоид человека (50мкм), состоит из головки, шейки, средней части и хвостика. Головка содержит ядро с ДНК, передняя часть головки содержит акросому – структуру, выделяющую ферменты для растворения оболочки яйцеклетки. Это видоизменённый комплекс Гольджи, содержащий лизосому. В шейке содержатся две центриоли: одна участвует в об¬разовании веретена деления, а другая – оси хвоста. Средняя часть содержит митохондрии, обеспечивающие сперматозоид энергией во время движения. Хвостик – органоид движения.

78. Перечислить периоды гаметогенеза.

Он делится на сперматогенез – развитие мужских половых клеток – и овогенез – развитие женских половых клеток. В гаметогенезе выделяют 5 периодов: обособление, размножение, рост, созрева¬ние и формирование.

79. Представить схему стадий гаметогенеза с названиями клеток и указанием числа хромосом и ДНК.

1. Обособление – первичные половые клетки обособляются от соматических клеток. Однако, они содержат диплоидный набор хромосом, их генетическая формула 2n2c.

2. Размножение – первичные половые клетки (сперматогонии или овогонии) делятся митозом. Задача этого периода увеличить число первичных половых клеток. Генетическая формула 2n2c.

3. Рост – сперматогонии и овогонии накапливают питательные вещества и увеличиваются в размерах. Теперь они называются сперматоциты I порядка и овоциты I порядка. В конце периода происходит репликация хромосом (2п2с  2n4с).

4. Созревание (мейоз) – происходит два последующих деления, между которыми нет интерфазы, и, следовательно, нет удвоения ДНК. Набор хромосом в клетках уменьшается в два раза, а набор хроматид уменьшается в 4 раза (мейоз I: 2n4с1n2с, мейоз II: 2n2с1n1с).

5. Формирование – клетки приобретают специфическое строение, обеспечивающее выполнение их функции. Этот период характерен только для сперматогенеза. Отличия овогенеза от сперматогенеза

80. Охарактеризовать стадию лептотены профазы мейоза I.

лептотена – стадия тонких нитей. Начинается спирализация хромосом (хромосомы в световой микроскоп видны в виде нитей).

81. Охарактеризовать стадию зиготены профазы мейоза I.

зиготена – стадия сливающихся нитей, гомологичные хромосомы отыскивают друг друга и объединяются. Этот процесс называется коньюгацией или синапсисом.

82. Охарактеризовать стадию пахитены профазы мейоза I.

пахитена – стадия толстых нитей. Гомологичные хромосомы спирализованы и расположены близко друг к другу. Пару гомологичных хромосом называют – бивалент хромосом, или тетрада хроматид. Затем в определенных участках гомологичных хромосом происходит кроссинговер: перекрест гомологичных хромосом и обмен участками. При кроссинговере происходит разрыв двойной спирали ДНК, в одной отцовской хроматиде и одной материнской хроматиде, образовавшиеся участки соединяются наперекрест. Кроссинговер происходит в тех участках, где находятся рекомбинационные узелки синаптонемального комплекса. В конце пахитены синаптонемальный комплекс разрушается.

83. Охарактеризовать стадию диплотены профазы мейоза I.

диплотена – стадия двойных нитей. Т. к. синаптонемальный комплекс разрушен, гомологичные хромосомы начинают отходить др. от др. Но они остаются связанными в точках кроссинговера. Эти участки хромосом называются хиазмы.

84. Охарактеризовать стадию диакинеза профазы мейоза I.

диакинез – хиазмы сдвигаются на концы хромосом, поэтому гомологичные хромосомы образуют кольцо

85. В чем сущность кроссинговера. Какое биологическое значение имеет этот процесс.

86. Охарактеризовать анафазу мейоза I. Указать какое количество хромосом и ДНК будет содержаться в клетке, в эту фазу.

Анафаза 1. Гомологичные хромосомы, состоящие каждая из 2-х хроматид, отходят к противоположным полюсам. Расходятся хромосо¬мы, а не хроматиды, т.к. центромера не делится, а хромосомная нить веретена тянется лишь к одному полюсу. Очень важно, что рас¬хождение гомологичных хромосом происходит случайным образом. Поэ¬тому к каждому полюсу отходит случайное число отцовских или ма¬теринских хромосом. На каждом полюсе находится в 2 раза меньше хромосом, чем было их в клетке до начала деления. Причем эти хромосо¬мы качественно другие: большая часть каждой хромосомы – исходная хромосома; меньшая часть представлена заменённым участком гомологичной хромосомы. Так как гомологичные хромосомы – это отцовская и материнская хромосомы, можно сказать, что в результате кроссинговера образу¬ются комбинированные хромосомы. В них содержатся новые комбина¬ции отцовских и материнских генов, которые будут служить материалом для эволюционного процесса.

87. Охарактеризовать метафазу мейоза I. Указать какое количество хромосом и ДНК будет содержаться в клетке, в эту фазу.

Метафаза 1. Конъюгированные хромосомы (биваленты) располагаются по эква¬тору клетки, образуя метафазную пластинку. Заканчивается формиро-вание веретена деления. В отличие от митоза нить веретена от каждой хромосомы направлена только к одному из полюсов. Это происходит потому, что из-за конъюгации каждая хромосома имеет только один кинетохор.

88. Охарактеризовать профазу мейоза I.

Профаза I . Это самая продолжительная фаза мейоза I, во время которой происходят события, отличающие мейоз от митоза.

Профаза подразделяется на пять стадий, в неё вступают гаметоциты 1 порядка (2n4с)

1. лептотена – стадия тонких нитей. Начинается спирализация хромосом (хромосомы в световой микроскоп видны в виде нитей).

2. зиготена – стадия сливающихся нитей, гомологичные хромосомы отыскивают друг друга и объединяются. Этот процесс называется коньюгацией или синапсисом.

Механизм конъюгации:

а. в ДНК находятся многократно повторяющиеся последовательности, они обеспечивают точность прилегания гомологичных хромосом друг к другу по всей длине.

б. между гомологичными хромосомами образуется синаптонемальный комплекс из белков. Вдоль синаптонемального комплекса располагаются рекомбинационные узелки (в них находятся ферменты, которые участвуют в кроссинговере).

3. пахитена – стадия толстых нитей. Гомологичные хромосомы спирализованы и расположены близко друг к другу. Пару гомологичных хромосом называют – бивалент хромосом, или тетрада хроматид. Затем в определенных участках гомологичных хромосом происходит кроссинговер: перекрест гомологичных хромосом и обмен участками. При кроссинговере происходит разрыв двойной спирали ДНК, в одной отцовской хроматиде и одной материнской хроматиде, образовавшиеся участки соединяются наперекрест. Кроссинговер происходит в тех участках, где находятся рекомбинационные узелки синаптонемального комплекса. В конце пахитены синаптонемальный комплекс разрушается.

4. диплотена – стадия двойных нитей. Т. к. синаптонемальный комплекс разрушен, гомологичные хромосомы начинают отходить др. от др. Но они остаются связанными в точках кроссинговера. Эти участки хромосом называются хиазмы.

5. диакинез – хиазмы сдвигаются на концы хромосом, поэтому гомологичные хромосомы образуют кольцо.

Кроме того, в профазу 1 центриоли расходятся к разным полюсам клетки – образуется веретено деления. Разрушаются ядрышки, ядерная оболочка. В области центромеры с одной стороны каждой хромосомы образуются кинетохоры, от них отходят кинетохорные нити.

89. Охарактеризовать профазу и метафазу мейоза II.

После короткой интерфазы, во время которой не происходит репликации ДНК (т.к. отсутствует S-фаза), наступает мейоз II. Он называется эквационным, или уравнительным.

Мейоз II напоминает митоз, но особенность в том, что набор хро¬мосом клеток, вступающий в мейоз II гаплоидный, и расходящиеся хроматиды содержат новую комби¬нацию генов по сравнению с хроматидами исходной клетки.

Итак, при сперматогенезе и овогенезе из одной исходной диплоидной клетки (2n4с) образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом (1n1с), причем эти хромосомы содержат новую комбинацию генов.

90. Охарактеризовать анафазу мейоза II. Указать количество хромосом и ДНК в клетке, в эту фазу.

91. Охарактеризовать телофазу мейоза II.

92. Раскрыть биологическое значение мейоза.

1. мейоз обеспечивает постоянный для каждого вида организмов набор хро¬мосом и постоянное количество ДНК. Если бы в процессе мейоза не происходило уменьшение числа хромосом, то в каждом следующем по-колении после оплодотворения число хромосом возрастало бы в 2 ра¬за. Благодаря мейозу, зрелые гаметы получают гаплоидное число хромосом, а при оплодотворении восстанавливается свойственное данному виду диплоидное число хромосом;

2. мейоз обеспечивает генетическое разнообразие гамет. Это достигается, благодаря двум явлениям: кроссинговеру и независимому расхождению мужских и женских хромосом в мейозе - I и хроматид в мейозе - II. Эти явления лежат в основе комбинативной изменчивости, поставляющей материал для естественного отбора.

93. Отметить особенности протекания сперматогенеза в мужском организме в разные периоды онтогенеза.

1. Обособление – первичные половые клетки обособляются от соматических клеток. Однако, они содержат диплоидный набор хромосом, их генетическая формула 2n2c.

2. Размножение – первичные половые клетки (сперматогонии или овогонии) делятся митозом. Задача этого периода увеличить число первичных половых клеток. Генетическая формула 2n2c.

3. Рост – сперматогонии и овогонии накапливают питательные вещества и увеличиваются в размерах. Теперь они называются сперматоциты I порядка и овоциты I порядка. В конце периода происходит репликация хромосом (2п2с  2n4с).

4. Созревание (мейоз) – происходит два последующих деления, между которыми нет интерфазы, и, следовательно, нет удвоения ДНК. Набор хромосом в клетках уменьшается в два раза, а набор хроматид уменьшается в 4 раза (мейоз I: 2n4с1n2с, мейоз II: 2n2с1n1с).

5. Формирование – клетки приобретают специфическое строение, обеспечивающее выполнение их функции. Этот период характерен только для сперматогенеза.

94. Отметить особенности протекания овогенеза в женском организме в разные периоды онтогенеза.

1. Обособление – первичные половые клетки обособляются от соматических клеток. Однако, они содержат диплоидный набор хромосом, их генетическая формула 2n2c.

2. Размножение – первичные половые клетки (сперматогонии или овогонии) делятся митозом. Задача этого периода увеличить число первичных половых клеток. Генетическая формула 2n2c.

3. Рост – сперматогонии и овогонии накапливают питательные вещества и увеличиваются в размерах. Теперь они называются сперматоциты I порядка и овоциты I порядка. В конце периода происходит репликация хромосом (2п2с  2n4с).

4. Созревание (мейоз) – происходит два последующих деления, между которыми нет интерфазы, и, следовательно, нет удвоения ДНК. Набор хромосом в клетках уменьшается в два раза, а набор хроматид уменьшается в 4 раза (мейоз I: 2n4с1n2с, мейоз II: 2n2с1n1с).

95. Перечислить принципиальные различия сперматогенеза и овогенеза у человека.

	Размножение сперматогоний начинается в эмбриональный период и продолжается до конца периода половой зрелости.	Размножение овогоний начинается и заканчивается в эмбриональный период.
	Рост и созревание сперматозоидов происходит постоянно по достижении периода половой зрелости.	При овогенезе рост и первые стадии мейоза 1 происходят в эмбриогенезе. Мейоз 1 останавливается на стадии диплотены. Т.к. она растягивается во времени, её называют диктиотеной. С наступлением периода полового созревания, циклично 1 раз в месяц, 1 клетка заканчивает мейоз 1, и на стадии метафазы мейоза 2 происходит овуляция, т.е. выход яйцеклетки из яичника. Мейоз 2 заканчивается после оплодотворения.
	В период роста сперматоциты 1 порядка меньше.	В период роста овоциты 1 порядка крупнее сперматоцитов.
	Один сперматоцит 1 порядка дает начало четырём сперматозоидам одинакового размера.	Один овоцит 1 порядка дает начало одной крупной яйцеклетке и трём мелким полярным (направительным) тельцам, которые погибают.
	Есть период формирования	Нет периода формирования