11.Что такое ген и какова его структура?

Ген — структурная и функциональная единица наследственности живых организмов

Ген представляет собой последовательность нуклеотидов ДНК размером от нескольких сотен до миллиона пар нуклеотидов, в которых закодирована генетическая информация о первичной структуре белка (число и последовательность аминокислот).

12.Что такое генетический код, его свойства?

Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

Свойства:

• Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).

• Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.

• Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (не соблюдается для некоторых перекрывающихся генов вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки).

• Однозначность (специфичность) — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте

• Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

• Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека )

15. Каковы особенности регуляции работы генов у эукариот?

• У эукариот не установлено оперонной организации генов,так как Гены, определяющие синтез ферментов одной цепи биохимических реакций, могут быть рассеяны в геноме и не имеют, как у прокариот, единой регулирующей системы (ген-регулятор, оператор, промотор)

• Регуляция транскрипции у эукариот комбинационная, т.е. активность каждого гена регулируется большим числом генов-регуляторов.

• У многих эукариотических генов в ДНК имеется несколько зон, узнаваемых разными белками.

• У эукариот существуют белки-регуляторы, контролирующие работу других регуляторных белков, и их действие может характеризоваться плейотропным эффектом.

• В регуляции экспрессии эукариотических генов важную роль играют гены энхансеры (усиливают транскрипцию) и сайленсеры (тормозят транскрипцию)

• В регуляции транскрипции участвуют гормоны, а генной активности – гистоны хромосом

• Регуляция экспрессии генов осуществляется на всех этапах реализации наследственной информации.

16. Жизненный цикл клеток. Митотический цикл, его периоды. Стволовые (резервные) клетки. Дифференцировка и гибель клеток.

Закономерные изменения структурно-функциональных характеристик клетки во времени составляют содержание жизненного цикла(клеточного цикла).Клеточный цикл- это периоды существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.

Обязательным компонентом клеточного цикла является митотический( пролиферативный) цикл - комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления.

В жизненный цикл включается период выполнения клеточной многоклеточного организма специфических функций, а также периоды покоя. В периоды покоя судьба клетки неизвестна : она может либо начать подготовку к делению, либо приступить к специализации в определенном функциональном направлении.

Продолжительность митотического циксла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. У млекопитающих время митоза составляет 1-1.5 ч, G₂ - периода интерфазы – 2-5 ч,

S-периода интерфазы – 6-10 ч.

Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации. Таким образом, цикл является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа в индивидуальном развитии.

Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. Указанным событиям сопутствуют закономерные изменения химической и морфологической организации хромосом — ядерных структур, в которых сосредоточено более 90% генетического материала эукариотической клетки (основная часть внеядерной ДНК животной клетки находится в митохондриях)..

Периоды митотического цикла:

В начальный отрезок интерфазы (постмитотический, пресинтетический, или G₁-период) восстанавливаются черты организации интерфазной клетки, завершается формирование ядрышка, начавшееся еще в телофазе. Из цитоплазмы в ядро поступает значительное (до 90%) количество белка. В цитоплазме параллельно реорганизации ультраструктуры интенсифицируется синтез белка. Это способствует росту массы клетки. Если дочерней клетке предстоит вступить в следующий митотический цикл, синтезы приобретают направленный характер: образуются химические предшественники ДНК, ферменты, катализирующие реакцию редупликации ДНК, синтезируется белок, начинающий эту реакцию. Таким образом осуществляются процессы подготовки следующего периода интерфазы — синтетического.

В синтетическом или S-период удваивается количество наследственного материала клетки. За малыми исключениями редупликация ДНК осуществляется полуконсервативным способом.Он заключается в расхождении биспирали ДНК на две цепи с последующим синтезом возле каждой из них комплементарной цепочки. В результате возникают две идентичные биспирали. Молекулы ДНК, комплементарные материнским, образуются отдельными фрагментами по длине хромосомы, причем неодномоментно (асинхронно) в разных участках одной хромосомы, а также в разных хромосомах. Затем участки (единицы репликации — репликоны) новообразованной ДНК «сшиваются» в одну макромолекулу.

Отрезок времени от окончания синтетического периода до начала митоза занимает постсинтетический (предмитотический), или G2-neриод интерфазы. Он характеризуется интенсивным синтезом РНК и особенно белка. Завершается удвоение массы цитоплазмы по сравнению с началом интерфазы. Это необходимо для вступления клетки в митоз. Часть образуемых белков (тубулины) используется в дальнейшем для построения микротрубочек веретена деления. Синтетический и постсинтетический периоды связаны с митозом непосредственно. Это позволяет выделить их в особый период интерфазы — препрофазу.

Стволовы́е кле́тки — недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся во всех многоклеточных организмах. Стволовые клетки способны самообновляться, образуя новые стволовые клетки, делиться посредством митоза и дифференцироваться в специализированные клетки, то есть превращаться в клетки различных органов и тканей.

Наступление различий в строении клеток называется дифференцировкой. В её основе лежат процессы синтеза специфических белков. При этом синтез белков складывается из транскрипции, процессинга и трансляции.

Дифференцировка – изменения в структуре клеток, связанные с их функциональной специализацией. Эти изменения обусловлены активностью определённых генов.

Различают следующие этапы дифференцировки:

1) оотипическая дифференцировка (характерна для зиготы);

2) дозачатковая (бластомерная) дифференцировка;

3) зачатковая дифференцировка;

4) гистогенетическая дифференцировка.

Дифференцировка сопровождается изменениями качественных, количественных и временных параметров клеток, а также темпом их развития. При этом меняется форма клеток, образуются специальные органеллы, клетки начинают выполнять специфические для них функции: вырабатывать межклеточное вещество, секретировать и т. д.

Часть клеток, которые выходят из митотического цикла, как указывалось, погибает. Гибель клеток осуществляется двумя путями – некрозом и апоптозом.

Некроз является следствием реактивных изменений в клетке, которые возникают в ответ на повреждающие факторы, в результате чего изменяется проницаемость мембран или клеточная энергетика. В клетке происходит изменение ионного состава, мембранные компартменты набухают, прекращается синтез АТФ, белков, нуклеиновых кислот. Одновременно активируются лизосомные ферменты. Ядра подвергаются пикнозу (сморщиванию), рексису (распаду) и лизису (растворению), в результате чего клетка гибнет.

Апоптоз – генетически запрограммированная гибель клеток, которая может происходить без первичного нарушения клеточного метаболизма. Она запускается при участии внутренних и внешних факторов. Механизм апоптоза: в ядре активируются гены, ответственные за самоуничтожение клетки. Ядерная энуклеаза приводит к разрыву цепи ДНК. При этом происходит уплотнение хроматина, фрагментация ядра и цитоплазмы. К примеру, апоптозу подвергаются клетки молочной железы, жёлтого тела яичника, предпочки и первичной почки. У головастиков путём апоптоза происходит рассасывание хвоста. Следствием апоптоза являются инволютивные процессы в тимусе и эпифизе и т. д.

17. Виды тканей по характеру клеточной пролиферации. Обновляющиеся, растущие и стабильные ткани, их характеристика. Митотический коэффициент.

Обновляющиеся ткани- происходит размножение клеток, однако общее количество клеток остается постоянным, так как половина клеток переходит в необратимую дифференцировку и погибает.

К быстро обновляющиемся тканям относятся:

• Крастный мозг

• Эпителий ротовой полости

• Эпителий языка

• Эпителий пищевода, желудка и тонкой кишки

• Эпидермис кожи

У вышеперечисленных тканей продолжительность митотического цикла 10-48 часов. Их митотический коэффициент равен 5-30%

Стабильные ткани – все клетки находятся в состоянии необратимой дифференцировки. Гибель части клеток в течение жизни организма ведет к убыванию общего количества клеток в ткани. К ним относятся:

• Эмаль зубов

• Кардиомиоциты

• Нервная ткань

У этих тканей митотический коэффициент равен 0.2-0.5 %

Растущие ткани – количество клеток в ткани увеличивается , так как доля клеток, идущих в митотический цикл , превышает долю клеток, идущих в дифференцировку. К ним относятся:

• Эмбриональные

• Регенерирующие

• Опухолевые

У этих тканей митотический коэффициент равен до 40-45 %

Митотический коэффициент рассчитывается по формуле

MK= Число митозов/ Число просмотренных клеток * 1000