Kollokvium_1

17) Диссимиляция - процесс метаболического распада, разложения на более простые вещества или окисления какого-либо вещества, протекающий с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ.

Энергетический обмен делится на три этапа.

Первый этап - подготовительный. На этом этапе молекулы полисахаридов, жиров, белков распадаются на мелкие молекулы - глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты; крупные молекулы нуклеиновых кислот - на нуклеотиды. На этом этапе выделяется небольшое количество энергии, которое рассеивается в виде теплоты.

Второй этап - бескислородный, или неполный. Он называется также анаэробным дыханием, или брожением. Образовавшиеся на подготовительном этапе вещества подвергаются дальнейшему ферментативному расщеплению без участия кислорода. Примером может служить гликоз - многоступенчатый процесс расщепления глюкозы в анаэробных условиях до пировиноградной кислоты (ПВК), а затем до молочной, уксусной, масляной кислот или этилового спирта, происходящий в цитоплазме клетки. Переносчиком электронов в этих окислительновосстановительных реакциях служит никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и его восстановленная форма НАД.Н.

Процесс бескислородного окисления, при котором выделяется и используется лишь часть энергии метаболитов, для анаэробных организмов является конечным. В присутствии же кислорода пировиноградная кислота переходит в митохондрии, где в результате целого ряда последовательных реакций она полностью окисляется аэробным путем до Н2O и СО2 с одновременным фосфорилированием АДФ и АТФ. При этом две молекулы АТФ дает гликолиз, две - цикл Кребса, 34 - дыхательная цепь. Чистый выход при полном окислении одной молекулы глюкозы до Н2O и СО2 составляет 38 молекул АТФ. Таким образом, у аэробных организмов окончательный распад органических веществ осуществляется путем окисления их кислородом воздуха до простых неорганических: СО2 и Н2O.

Процесс этот протекает на кристаллах митохондрий. Это третий этап энергетического обмена - стадия кислородного расщепления, или дыхания. При этом выделяется максимальное количество свободной энергии, значительная часть которой резервируется в молекулах АТФ. Легко видеть, что аэробное окисление в наибольшей степени обеспечивает клетку

свободной энергией (около 2600 кДж), больше половины которой (1440 кДж) расходуется на синтез 36 молекул АТФ.

В результате катаболизма в клетке накапливаются богатые энергией молекулы АТФ, а во внешнюю среду выделяется СО2 и избыточное количество воды. Расщепление в клетке одной молекулы глюкозы до оксида углерода и воды обеспечивает синтез 38 молекул АТФ. Из них в кислородную стадию - 36.

Кислородный процесс, как видим, в 18 раз более эффективен, чем бескислородный. Следовательно, основную роль в обеспечении клетки энергией играет дыхание.

18)Распад органических веществ в живых тканях, сопровождающийся потреблением кислорода и выделением диоксида углерода, называют тканевым дыханием. Тканевое дыхание можно наблюдать, используя срезы тканей. Если срезы инкубировать в растворе глюкозы в замкнутом сосуде, то в растворе происходит убыль глюкозы, а в воздухе над жидкостью — убыль кислорода и прирост диоксида углерода.

Интенсивность тканевого дыхания в разных тканях неодинакова. Вдыхаемый кислород используется для синтеза воды за счет водорода окисляемых субстратов Углерод окисляемых веществ превращается в диоксид углерода за счет кислорода самих окисляемых веществ и кислорода воды. Это можно доказать в опытах с применением органических веществ и воды, содержащих меченый кислород. Некоторые промежуточные продукты являются субстратами НАД-зависимых и ФАД-зависимых дегидрогеназ: эти продукты дегидрируются, причем акцепторами водорода служат коферменты НАД+ и ФАД — переносчики водорода . Далее происходит перенос водорода с коферментов на кислород — конечный акцептор водорода . Это тоже многостадийный процесс, совершающийся при участии специальной ферментной системы в митохондриях.

совокупность окислительно-восстановительных процессов в клетках, органах и тканях, протекающих с участием молекулярного кислорода и сопровождающихся запасанием энергии в фосфорильной связи молекул АТФ. Принципиальным отличием тканевогодыхания от иных процессов,

протекающих с поглощением кислорода (например, от перекисного окисления липидов), является запасание энергии в форме АТФ, не характерное для других аэробных процессов.

19.)ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ, осуществляющийся в живых клетках синтез молекул АТФ из АДФ и фосфорной кислот за счёт энергии окисления молекул органических веществ. Аккумулированная в АТФ энергия используется затем клеткой для выполнения всех видов её работы. Основные субстраты окислительного фосфорилирования — органические кислоты, образующиеся в трикарбоновых кислот цикле. Окислительное фосфорилирование открыто в 1930 году В. А. Энгельгардтом. Процесс окисления субстрата кислородом опосредован серией окислительновосстановительных реакций; в результате энергия, запасённая в молекуле окисляемого субстрата, освобождается небольшими порциями, что позволяет клетке использовать её более полно. Утилизация высвобождаемой энергии происходит в так называемых пунктах энергетического сопряжения. Синтез АТФ осуществляется ферментным комплексом — АТФ-синтетазой, который может катализировать и обратную реакцию. Эффективность окислительного фосфорилирования оценивают с помощью коэффициента фосфорилирования Фн/O — отношения числа молекул неорганического фосфата к поглощённому O2; величина этого коэффициента зависит от окисляемого субстрата, физиологического состояния клеток и состава окружающей клеток

среды. Упрощённая схема цепи дыхательных ферментов,

локализованных в митохондриях.

Перенос электронов по цепи на трёх этапах (так называемым пунктах сопряжения) сопровождается запасанием выделяющейся энергии в форме электрохимического градиента ионов водорода, далее энергия расходуется для синтеза АТФ.

20) Энергообразующая система клетки.

-Состоит из лизосом и митохондрий.

-Служит основным источником энергии клетки в виде АТФ.

-В ней происходят процессы диссимиляции(гликоли и тканевое дыхание).

Митохондрии— это структуры округлой или палочко-видной, нередко ветвящейся формы. В большинстве животных клеток количество митохондрий колеблется от 150 до 1500, однако в женских половых клетках их число достигает нескольких сотен тысяч. В организме может присутствовать одна большая или разветвленная митохонрия.

Оболочка митохондрий состоит из двух мембран. Внутренняя мембрана образует впячивания листовидной (кристы) или трубчатой (тубулы) формы.

Пространство, ограниченное внутренней мембраной, составляет матрикс органеллы. В нем с помощью электронного микроскопа обнаруживаются зерна диаметром 20—40 нм. Они накапливают ионы кальция и магния, а также полисахариды, например гликоген.

В матриксе размещен собственный аппарат биосинтеза белка органеллы. Он представлен копиями кольцевой и лишенной гистонов молекулы ДНК, рибосомами, набором тРНК, ферментами редупликации ДНК, транскрипции и трансляции наследственной информации. Гены собственной ДНК кодируют нуклеотидные последовательности митохондриальных рРНК и тРНК, а также последовательности аминокислот некоторых белков органеллы, главным образом ее внутренней мембраны. Первичная структура большинства белков митохондрий закодированы в ДНК клеточного ядра и образуются вне органеллы в цитоплазме.

Главная функция митохондрий состоит в ферментативном извлечении из определенных химических веществ энергии и накоплении энергии в биологически используемой форме, путем синтеза АТФ. В целом этот процесс называется окислительным расформированием. С мембраной связаны цепь переноса электронов (окисление) и АТФ-синтетаза, катализирующая сопряженное с окислением фосфорилирование АДФ в АТФ. Среди побочных функций митохондрий можно назвать участие в синтезе стероидных гормонов и некоторых аминокислот (глутаминовая)

Наиболее популярна в настоящее время симбиотическая гипотеза происхождения эукариотических клеток, согласно которой основой, или клеткой-хозяином, в эволюции клетки эукариотического типа послужил анаэробный прокариот, способный лишь к амебоидному движению. Переход к аэробному дыханию связан с наличием в клетке митохондрии, которые произошли путем изменений симбионтов — аэробных бактерий, проникших в клетку-хозяина и сосуществовавших с ней

21) Организм - сложная открытая саморегулирующаяся система

Вся система регуляции физиологических функций организма представляет собой иерархическую структуру трех уровней.

Первый уровень системы регуляции состоит из относительно автономных локальных систем, поддерживающих физиологические константы, задаваемые собственными метаболическими потребностями или более

высокими уровнями регуляции. Для реализации механизмов этого уровня не обязательны сигналы из управляющего устройства центральной нервной системы, они обеспечиваются местными реакциями и носят поэтому название «местная саморегуляция».

Второй уровень системы регуляции осуществляет приспособительные реакции в связи с изменениями внутренней среды. На этом уровне задается величина физиологических параметров, которые в дальнейшем могут поддерживаться системами первого уровня. Здесь подбирается оптимальный режим работы физиологических систем для адаптации организма к внешней среде.

Третий уровень системы регуляции обеспечивает выработку критериев оценки состояния внутренней и внешней среды, настройку режимов работы первого и второго уровней, гарантирующих в итоге изменение вегетативных функций и поведения организма с целью оптимизации его жизнедеятельности.

22) Гомеостаз и гомеокинез

Гомеостаз – это постоянство внутренней среды организма. Регуляция гомеостаза включает поддержание на необходимом для организма уровня биохимических, физико-химических, ферментативных и других констант, нарушение которых проявляется не только вегетативными, но и соматическими дисфункциями.

Гомеокинез – это приспособление к условиям изменяющейся внешней среды. Регуляция гомеокинеза включает обеспечение различных форм деятельности целостного организма. Нарушение адекватных гомеокинетических реакций изменяет поведение человека, способствует дезадаптации и наконец, возникновению заболевания и гибели организма. На основании анатомофункционального анализа вегетативную нервную систему делят на сегментарную и надсегментарную. Изменение гомеостаза происходит не только под влиянием каких-либо внешних факторов, но и может быть эндогенного происхождения: интенсификация процессов метаболизма стремится изменить параметры гомеостаза. При этом активизация систем регуляции легко обеспечивает возврат их на стабильный уровень. Но если в состоянии покоя у здорового человека эти процессы сбалансированы и

механизмы восстановления функционируют с запасом мощности, то при резком изменении условий существования, при заболеваниях они включаются с максимальной активностью. Одним из своеобразных параметров гомеостаза является «генетическая чистота» клеточных популяций организма.

23)Слюс.Схема

24)в 1953 г., когда американский биохимик Дж. Уотсон и английский физик Ф. Крик , исследуя структуру молекулы ДНК, пришли к выводу, что сахарофосфатный остов находится на периферии молекулы ДНК, а пуриновые и пиримидиновые основания - в середине. Причем последние ориентированы таким образом, что между основаниями из противоположных Цепей могут образоваться водородные связи. Из построенной ими модели выявилось, что какой-либо пурин в одной цепи всегда связан водородными связями с одним из пиримидинов в другой цепи. Такие пары имеют одинаковый размер по всей длине молекулы. Не менее важно то, что аденин может спариваться лишь с тимином, а гуанин только с с цитозином. При этом между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином - три

25)Слюс

26) Гомологичные хромосомы - это парные хромосомы, аутосомы, по одной от каждого родителя в диплоидных клетках. Перед обычным митотическим делением каждый из пары гомологов удваивается, и две образовавшиеся копии остаются соединенными вместе в центромерной области. Эти копии называются сестринскими хроматидами.

Гомологичные хромосомы конъюгируют между собой в процессе мейоза, т.е. сближаются и соединяются в пары. У них одинаковые локусы расположены в одной и той же линейной последовательности. Соответствующие локусы гомологичных хромосом могут нести как одинаковые, так и разные варианты (аллели) одних и тех же генов.

Диплоидный набор хромосом называется кариотипом. Термин введен в 1924 г советским ученым Г.А. Левитским. Нормальный кариотип человека вел. 46 хромосом, или 22 пары аутосом и 1 параполовых хр.

Для изучения кариотипа человека обычно используют клетки костного мозга или лейкоцитов крови, т.к. их легче всего получить. При приготовлении

препаратов хромосом к культуре клеток добавляют колхицин, останавливающий деление клеток на стадии метафазы. Затем обрабатывают гипотоническим раствором, отделяющим хромосомы друг от друга, после чего их фиксируют и окрашивают.

Для того, чтобы легче было разобраться в структуре хромосом, сост кариотип, их располагают в виде идеограммы. В идеограмме хромосомы располагаются попарно в порядке убывания величины. Искл. Половые хромосомы.

Идентификация хромосом только по величине встречает большие затруднения. Однако в последнее время разработаны новые методы для анализа хр: окрашивание флюоресцентной краской. Установлена четкая дифф. Хромосом, рисунок плолс специфичен, индивидуален для каждой пары хромосом.

27) 1)Эухроматин, активный хроматин — участки хроматина, сохраняющие деспирализованное состояние элементарных дезоксирибонуклеопротеидных нитей (ДНП) в покоящемся ядре, т. е. в интерфазе.

Эухроматин отличается от гетерохроматина также способностью к интенсивному синтезу рибонуклеиновой кислоты (РНК) и большим содержанием негистоновых белков. В нём, помимо ДНП, имеются рибонуклеопротеидные частицы (РНП-гранулы) диаметром 200—500, которые служат для завершения созревания РНК и переноса ее в цитоплазму. Эухроматин содержит большинство структурных генов организма

2) гетерохроматин - плотно спирализованная часть хроматина. Гетерохроматин соответствует конденсированным, плотно скрученным сегментам хромосом (что делает их недоступными для транскрипции). Гетерохроматин располагается ближе к оболочке ядра, более компактен, чем эухроматин и содержит “молчащие” гены, т.е. гены, которые в настоящий момент неактивны. Различают конститутивный и факультативный гетерохроматин. Конститутивный гетерохроматин никогда не переходит в эухроматин и является гетерохроматином во всех типах клеток. Факультативный гетерохроматин может превращаться в эухоматин в некоторых клетках или на разных стадиях онтогенеза организма.

28) Обратная связь характеризует системы регулирования и управления в живой природе, обществе и технике. Различают положительную и отрицательную обратную связь. Обратная связь классифицируют также в соответствии с природой тел и сред, посредством которых они

осуществляются. Обратную связь в сложных системах рассматривают как передачу информации о протекании процесса, на основе которой вырабатывается то или иное управляющее воздействие.

Отрицательная обратная связь (ООС) – тип обратной связи, при котором входной сигнал системы изменяется таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Отрицательная обратная связь широко используется живыми системами разных уровней организации – от клетки до экосистем – для поддержания гомеостаза. Например, в клетках на принципе отрицательной обратной связи основаны многие механизмы регуляции работы генов, а также регуляция работы ферментов (ингибирование конечным продуктом метаболического пути). В организме на этом же принципе основана система гипоталамогипофизарной регуляции функций, а также многие механизмы нервной регуляции, поддерживающие отдельные параметры гомеостаза (терморегуляция, поддержание постоянной концентрации диоксида углерода и глюкозы в крови и др.).Положительная обратная связь (ПОС) – тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.

Положительная обратная связь ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров. В то же время положительная обратная связь приводит к неустойчивости и возникновению качественно новых систем, называемых генераторы (производители).Положительная обратная связь рассогласует систему, и, в конечном счёте, существующая система трансформируется в другую систему, которая оказывается более устойчивой (то есть в ней начинают действовать отрицательные обратные связи).Действие механизма нелинейной положительной обратной связи ведёт к тому, что система начинает развиваться в режиме с обострением.Положительная обратная связь играет важную роль в макроэволюции. В целом, в макроэволюции положительная обратная связь приводит к гиперболическому ускорению темпов развития, что создает эффект равномерного распределения событий по логарифмической шкале времени.

Иммунитет (лат. immunitas — освобождение, избавление от чего-либо) — невосприимчивость, сопротивляемость организма к инфекциям и инвазиям

чужеродных организмов (в том числе — болезнетворных микроорганизмов), а также воздействию чужеродных веществ, обладающих антигенными свойствами. Иммунные реакции возникают и на собственные клетки организма, измененные в антигенном отношении.

Иммунитет делится на врождённый и приобретенный.

• Врождённый (неспецифический, конституционный) иммунитет обусловлен анатомическими, физиологическими, клеточными или молекулярными особенностями, закрепленными наследственно. Как правило, не имеет строгой специфичности к антигенам, и не обладает памятью о первичном контакте с чужеродным агентом

Приобретенный иммунитет делится на активный и пассивный.

•Приобретенный активный иммунитет возникает после перенесенного заболевания или после введения вакцины.

•Приобретенный пассивный иммунитет развивается при введении в

организм готовых антител в виде сыворотки или передаче их новорожденному с молозивом матери или внутриутробным способом.

Также иммунитет делится на естественный и искусственный.

•Естественный иммунитет включает врожденный иммунитет и приобретенный активный (после перенесенного заболевания)

•А также пассивный при передаче антител ребёнку от матери.

29) Генетические, клеточные и системные основы гомеостатических реакций многоклеточного организма.

ГОМЕОСТАЗ - свойство живого организма сохранять относительное динамичное постоянство внутренней среды. Гомеостаз выражается в относительном постоянстве химического состава, осмотическом давлении, устойчивости основных физиологических функций. Гомеостаз специфичен и обусловлен генотипом.

Установление гомеостаза клеточной среды обеспечивается мембранными системами, с которыми связаны биоэнергетические процессы и регулирование транспорта веществ в клетку и из неё. В клетке происходят изменения и восстановления органоидов. Это происходит и в обычных условиях среды, но особенно интенсивно при действии различных