Кодирование и реализация генетической информации в клетке.

Основные положения клеточной теории.

· Жизнь, какие бы сложные или простые формы она ни принимала, обеспечивается только клеткой.

· Клетка – единица размножения всего живого.

· Структурно-функциональными единицами являются клетки. Клетки многоклеточных организмов специализируются и объединяются в системы тканей и органов, связаны с различными формами регуляции.

· Клетки сходны по строению, составу и жизненным процессам.

Биологическая мембрана.

1885 – Карл Вильгельм Кисли – клетки при изменении осмотического давления изменяют свой объем.

1902 – Овертон – мембрана имеет липидную природу.

1912 – Даниелли – с мембраной связаны белки.

1972 – Сишер и Николсон – жидкостно-мозаичная модель.

Мембрана:

· Наружная плазматическая

· Внутриклеточная

Химический состав.

· Липиды – 25-60%

· Углеводы – 2-10%

· Белки – 40-75%

· Вода – 20%

· Липиды мембраны.

· Фосфолипиды – основа мембраны

· Гликолипиды – рецепторная функция

· Стероиды (холестерин) – придают липидному слою прочность.

Белки мембраны.

· Периферические (цитохром)

· Полуинтегральные (транспорт АТФ-азы)

· Интегральные (гликофорин).

Функции:

1. Каталитические

2. Рецепторная

3. Структурная

4. Транспортная

Углеводы.

· Гликопротеиды

· Гликолипиды

Функции: контроль за межклеточным взаимодействием, стабильность белковых молекул в мембране.

Свойства мембраны.

· Избирательная проницаемость

· Текучесть

· Вязкость

· Полярность (асимметричность)

Функции:

· Барьерная

· Метаболическая

· Транспортная

· Биоэлектрическая

· Межклеточное взаимодействие

Синтез всех клеточных мембран, кроме мембран митохондрий и пластид. Проходит в ЭПС. Мембранные везикулы, продуцируемые комплексом Гольджи, идут на построение плазматической мембраны и др.

Транспорт веществ.

Пассивный (без затрат энергии, вещества поступают по градиенту концентрации).

· Простая диффузия (газы, вода, лекарственные препараты)

· Облегченная диффузия

· Осмос (воды)

Активный (с затратой энергии, вещества поступают против градиента концентрации).

1. Первично-активный – связан с работой ионных насосов, источник – АТФ.

2. Вторично-активный (с помощью белков-переносчиков). Источник – перенос другого вещества.

3. Экзо- и эндо-цитоз.

Выведение (гормоны, жировые капли, белки) – 2 типа:

Основной (конститутивный): выведение продуктов метаболизма и постоянное восстановление клеточной мембраны.

Регулируемый: осуществляется секреторными клетками при поступлении сигнала извне.

Обмен энергии в клетке.

Метаболизм – совокупность взаимосвязанных ферментов и не ферментируемых реакций синтеза и распада веществ, протекающих в клетке.

1. Подготовительная – проходит на наружной поверхности мембраны клетки. Энергия рассеивается в виде тепла.

2. Бескислородный – происходит в цитоплазме. Глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты.

3. Кислородный (клеточное дыхание) – на внутренней мембране митохондрий.

Пировиноградная кислота расщепляется до углекислого газа и воды.

Образование ацетил-КоА

Цикл Кребса (1937)

Перенос электронов по цепи и окислительное фосфориллирование.

Энергетический выход: 36 молекул АТФ. При распаде одной молекулы глюкозы образуется 38 АТФ.

Воспроизведение клеток.

Жизненный цикл – время существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.

В жизненном цикле:

· Митотический цикл

· Период покоя

Митотический цикл – упорядоченная во времени последовательность биохимических, морфологических, физиологических событий и процессов, происходящих между двумя митозами.

- интерфаза

- митоз

Интерфаза.

1. G1 – пресинтетический период – рост клеток, синтез белков, РНК, АТФ, накопление продуктов для репликации ДНК, хромосомы однохроматидны, генетический материал – 2n2c

2. Р-синтетический, репликация ДНК, синтез РНК, белков гистонов, удвоение центриолей, хромосома из двух хроматид, генетический материал 2n4c.

3. G2 – постсинтетический период – подготовка к делению клеток, синтез РНК, АТФ, белков, генетический материал 2n4c.

Митоз обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений и точную передачу генетической информации от клетки к клетке.

Значение митоза.

· Точное распределение генетической информации между дочерними клетками;

· Основа роста и развития многоклеточного организма, регенерации тканей;

· Основа бесполого размножения.

Значение клеточной пролиферации.

· Количество клеточных элементов определенного типа.

· Клеточная пролиферация регулирует постоянство клеточного гомеостаза либо направлена на восстановление органов вследствие нарушения его целостности.

· Лежит в основе регенерации тканей.

Регенерация: физиологическая, патологическая, репаративная.

Восстановление тканей при повреждении. По способности клетки к делению клетки взрослого организма делятся на 3 типа:

1. Постоянно делящиеся

2. Постмитотические (не делятся)

3. Условно постмитотические.

№2.

Кодирование и реализация генетической информации в клетке.

Нуклеиновые кислоты:

1868 год – Иоганн Фридрих – выделил из гноя вещество нуклеин.Вещество небелковой природы.

1884 – Гертвиг Оскар – «нуклеин это вещество, которое отвечает не только за оплодотворение, но и за передачу наследственных свойств»

1928 – Фредерик Гриффит – трансформация – изменение наследственных свойств клетки в результате проникновения в неё чужеродной ДНК.

1944 – Освальд Эвери установил что трансформирующим агентом является ДНК.

1952 – Джошуа Ледерберг: трансдукция – перенос генетической информации от одной бактериальной клетки в другую с помощью фага.

1952 – Херми и Марта Нейз на бактериофагах с помощью радиоактивных изотопов показали, что в зараженную клетку передается только нуклеиновая кислота фага, но все поколения фага содержат такие же белки и кислоту, как и исходный фаг.

Правила Эрвина Чаргаффа.

· Количество аденина равно количеству тимина, а гуанина=цитозина. А=Т, Г=Ц.

· Количество пуринов = количеству пиримидинов (А+Г=Т+Ц)

· Соотношение суммы комплексных оснований может быть разным – коэффициент специфичности ДНК.

1953 год, американский биохимик ДжейМс Уотсон и английский физик Френсис Крик расшифровали модель структуры ДНК.

Строение ДНК:

· Линейный биополимер, диаметр 2 нм,

· Цепи антипараллельны,

· Мономер – нуклеотид:

1.  остаток фосфорной кислоты,

2. Углевод дезоксирибоза

3. Азотистые основания: пуриновые, А, Г, пиримидиновые, Т, Ц.

5’ – 3’ – кодогенная (смысловая) цепочка.

3’ – 5’ – матричная цепочка.

Свойства ДНК:

· Репликация (самоудвоение): обеспечивает точную передачу генетической информации.

· Репарация: способность восстанавливать свою структури при повреждениях.

· Поддержание стабильности структуры.

Функции ДНК:

· Хранение генетической информации (функция обеспечена стабильностью ДНК за счет репарации)

· Передача генетической информации в процессе деления клетки (на основе редупликации и реализации генетической информации в ходе матричных синтезов: транскрипции и трансляции)

· Матрица для синтеза всех видов РНК в клетке.

Строение РНК:

· Одна полинуклеотидная цепь.

· Мономер – нуклеотид:

1. Остаток фосфорной кислоты.

2. Углевод – рибоза.

3. Азотистые основания: пурины А и Г, пиримидины У и Ц.

Виды РНК:

1. Информационная – матрица для синтеза белка (1%)

2. Транспортная – перенос аминокислот из цитоплазмы к рибосомам (10-15%)

3. Рибосомальная - формирует структуру рибосом, участвует в инициации и терминации белкового синтеза (большая)

4. Малые ядерные РНК – регуляторная роль в ходе реализации генетической информации.