Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Общие принципы регуляции активности генов

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 25Следующая ⇒

Кроме лактозного оперона, у кишечной палочки хорошо изучены и другие опероны: триптофановый (trp), гистидиновый (his) и другие.

Общие принципы регуляции активности генов в оперонах разработали Франсуа Жакоб и Жак Моно (1961; Нобелевская премия 1965). Согласно концепции Жакоба–Моно, единицей регуляции активности генов у прокариот является оперон. Транскрипция группы структурных генов, регулируется двумя элементами – геном-регулятором и оператором. Оператор часто локализуется между промотором и структурными генами; ген-регулятор может локализоваться рядом с опероном или на некотором расстоянии от него.

Если продуктом гена-регулятора является белок-репрессор, его присоединение к оператору блокирует транскрипцию структурных генов, препятствуя присоединению РНК-полимеразы к специфичному участку – промотору, необходимому для инициации транскрипции. Напротив, если белком-регулятором служит активный апоиндуктор, его присоединение к оператору создает условия для инициации транскрипции. В регуляции работы оперонов участвуют также низкомолекулярные вещества – эффекторы, выступающие как индукторы либо корепрессоры структурных генов, входящих в состав оперонов.

Различают индуцируемые (включаемые) и репрессируемые (выключаемые) опероны в зависимости от типа влияния на их работу молекул-эффекторов.

У индуцируемых оперонов эффектор присоединяется к белку-репрессору и блокирует его связывание с оператором, препятствуя транскрипции структурных генов. Такой тип регуляции работы оперона называют негативным. При негативном контроле эффектор, являющийся корепрессором, присоединяется к неактивному репрессору и активирует его. В результате репрессор приобретает способность присоединяться к оператору и тем самым блокировать транскрипцию оперона. Таким образом, при негативном контроле эффектор связывается с репрессором, что приводит к его инактивации либо активации и соответственно индуцирует либо репрессирует транскрипцию оперона.

Наряду с этим, индуцируемые опероны могут находиться под позитивным контролем регуляции, при котором эффектор связывается с регуляторным белком и активирует его. Активный апоиндуктор присоеди­няется к оператору, что обеспечивает возможность транскрипции оперона. Оба типа контроля регуляции действуют и в отношении репрессируемых оперонов. При позитивном контроле функционирования репрессируемого оперона корепрессор связывается с активным апоиндуктором. Такой комплекс не может при­соединяться к оператору, и структурные гены не транскрибируются. При позитивном контроле эффектор присоединяется не к репрессору, а к апоиндуктору, что разрешает, или, напротив, блокирует транскрипцию в зависимости от того, какую форму (активную или неактивную) приобретает апоиндуктор в результате связывания с эффектором. Поскольку при транскрипции оперона, состоящего из нескольких структурных генов, образуется один общий транскрипт в виде молекулы полицистронной мРНК, все эти гены экспрессируются координировано.

 

В3.Понятие о гельминтах. Гео- и биогельминты.

Геогельминты (от гео... и гельминты), группа паразитических червей человека и животных, развивающихся (в отличие от биогельминтов) без промежуточных хозяев. Яйца Геогельминты с фекалиями попадают в почву, где развиваются в тёплое время года до стадии личинок. Заражение человека происходит либо через немытые овощи, фрукты, руки, на которых находятся инвазионные яйца (например, аскариды, власоглава человеческого, острицы), либо при непосредственном контакте с землёй, где живут личинки (например, анкилостомид).

Биогельминты (от био... и гельминты), группа паразитических червей, которые во взрослом состоянии паразитируют в т. н. дефинитивном (окончательном) хозяине (человек, животное), а на стадии личинки — в промежуточном хозяине (разные животные), в отличие от геогельминтов, развивающихся без промежуточного хозяина. Например, взрослый бычий цепень (см. Цепни) паразитирует в кишечнике человека, а его личинки — финки — развиваются в мышцах крупного рогатого скота. Заражение человека происходит при употреблении в пищу полусырого финнозного мяса. КБиогельминты относятся также лентец широкий, печеночная двуустка, трихина, эхинококк и многие другие гельминты. Термин предложен советским гельминтологом К. И. Скрябиным.

В4. В3 Схема клинической классификации ядовитых растений представляется в следующем виде.

Растения, вызывающие преимущественно симптомы поражения центральной нервной системы:

растения, вызывающие возбуждение центральной нервной системы;

растения, вызывающие возбуждение центральной нервной системы и одновременно действующие на пищеварительный тракт, сердце и почки;

растения, вызывающие угнетение и паралич центральной нервной системы;

растения, вызывающие угнетение и паралич центральной нервной системы и одновременно действующие на желудочно-кишечный тракт и сердечно-сосудистую систему.

Растения, вызывающие преимущественно симптомы поражения желудочно-кишечного тракта и одновременно действующие на центральную нервную систему и почки.

Растения, вызывающие преимущественно симптомы поражения органов дыхания и пищеварительного тракта (растения, образующие горчичные масла).

Растения, вызывающие преимущественно симптомы поражения сердца.

Растения, вызывающие преимущественно симптомы поражения печени.

Растения, вызывающие аноксемические явления (явления задушения):

растения, образующие (при определенных условиях) синильную кислоту;

растения, образующие (при определенных условиях) низшие окислы азота.

Растения, сенсибилизирующие (повышающие чувствительность) животных к действию солнечного света.

Растения, вызывающие признаки геморрагического диатеза (множественных кровоизлияний).

Растения, вызывающие нарушения половой деятельности животных.

Растения, вызывающие заболевания с характером витаминной недостаточности.

Растения, вызывающие симптомы нарушения солевого обмена.

Растения, причиняющие механические повреждения.

Отравления водорослями. Планктонные отравления.

Растения, вызывающие порчу молока.

Растения, вызывающие гибель пчел и порчу меда.

Растения, менее изученные в токсикологическом отношении.

Билет 13

В1. К мембранным белкам относятся белки, которые встроены в клеточную мембрану или мембрану клеточной органеллы или ассоциированы с таковой. Около 25 % всех белков являются мембранными.

Липи́ды (от греч. λίπος, lípos — жир) — широкая группа органических соединений, включающая жирные кислоты, а также их производные, как по радикалу, так и по карбоксильной группе.

Билет 7: Мембранные белки, липиды

1.Простые.

2.Сложные.

3.жироводобные.

 

Простые: простые + жирные кислоты

Шпора №2.

Сложные: спирт + жирная к-та + доп.стр.

 

Жироподобные в-ва: спирты (халестерин, сфингазин)

                         жирные к-ты (насыщенные) СН3-(СН)2-СООН.

                         производные липидов, стероиды, тестестерон.

 

Фосфолипид:

Шпора 3

 

Ф-ции липидов:

1.Источник энергии.

2.Запасные питательные в-ва. Запасы жиров расходуются животными и растениями в периоде зимней спячки.

3. «строительный материал». Фосфолипиды и стероиды формируют биологическую мембрану.

4. источник метаболической воды

5.выполняют защитную ф-цию

6.являются гормонами.

7.являются витаминами.

8. Жир - играет роль теплоизоляцилирующей прослойки

 

В2. 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.

Развитие многоклеточных организмов начинается с одной стволовой клетки — зиготы. В результате многочисленных циклов деления и процесса дифференцировки образуются все виды клеток, характерные для данного биологического вида. В человеческом организме их более 220. Стволовые клетки сохраняются и функционируют и во взрослом организме, благодаря им может осуществляться обновление и восстановление тканей и органов. Тем не менее, в процессе старения организма их количество уменьшается.

В современной медицине стволовые клетки человека трансплантируют, то есть пересаживают в лечебных целях. Например, трансплантация гемопоэтических стволовых клеток производится для восстановления процесса кроветворения при лечении лейкозов и лимфом.

1 июля 2010 года Федеральная службой по надзору в сфере здравоохранения и социального развития выдала первое разрешение на применение новой медицинской технологии ФС № 2010/255 (лечение собственными стволовыми клетками).

 

3 февраля 2011 года Федеральная службой по надзору в сфере здравоохранения и социального развития выдала разрешение на применение новой медицинской технологии ФС № 2011/002 (лечение донорскими стволовыми клетками следующих патологий: возрастные изменения кожи лица второй или третьей степени, наличие раневого дефекта кожи, трофической язвы, лечение аллопеции, атрофическое поражение кожи, в том числе атрофические полосы (striae), ожоги, диабетической стопы)

В3.Виды малярийных плазмоидов, патогенное действие для человека. Лабораторная диагностика.

Виды (формы) малярии

Симптоматика, течение и прогноз заболевания отчасти зависят от вида плазмодия, который является возбудителем данной формы болезни.

  • Возбудитель тропической малярии — P. falciparum. Вызывает наиболее опасную форму, часто протекающую с осложнениями и имеющую высокую смертность. Эта же форма наиболее широко распространена (91 % всех случаев малярии в 2006 г).
  • Возбудитель четырехдневной малярии — Plasmodium malariae. Приступы происходят обычно через 72 часа.
  • Возбудители трехдневной малярии и похожей на неё овале-малярии — соответственно, Plasmodium vivax и Plasmodium ovale. Приступы происходят через каждые 40-48 часов.

Эти формы малярии различаются также по длительности инкубационного периода, продолжительности разных стадий жизненного цикла плазмодиев, симптоматике и течению

Симптомы малярии обычно следующие: лихорадка, ознобы, артралгия (боль в суставах), рвота, анемия, вызванная гемолизом, гемоглобинурия (выделение гемоглобина в моче) и конвульсии. Возможно также ощущение покалывания в коже, особенно в случае малярии, вызванной P. falciparum. Также могут наблюдаться спленомегалия (увеличенная селезенка), нестерпимая головная боль, ишемия головного мозга. Малярийная инфекция смертельно опасна. Особенно уязвимы дети и беременные женщины.

Диагноз ставится на основе выявления паразитов в мазках крови. Традиционно используют два типа мазков — тонкий и толстый (или так называемую «толстую каплю»). Тонкий мазок позволяет с большей надёжностью определить разновидность малярийного плазмодия, поскольку внешний вид паразита (форма его клеток) при данном типе исследования лучше сохраняется. Толстый мазок позволяет микроскописту просмотреть больший объём крови, поэтому этот метод чувствительнее, но внешний вид плазмодия при этом изменяется, что не позволяет легко различать разновидности плазмодия. Поставить диагноз на основе микроскопического исследования зачастую бывает затруднительно, так как незрелые трофозоиты разных видов малярийного плазмодия плохо различимы, и обычно необходимо несколько плазмодиев, находящихся на разных стадиях созревания, для надёжной дифференциальной диагностики.

В настоящее время используются также быстрые диагностические тесты (RDT, Rapid Diagnostic Tests) с использованием иммунохимических наборов (более дорогие, но дающие результат через 5-15 минут и не требующие использования микроскопа) и тесты с помощью ПЦР (наиболее дорогие, но наиболее надежные)[23]

Билет 15

В1. Синтез белка в клетке. Генетический код. Функции и-,т-,р-РНК.

Одним из важнейших процессов, протекающих в клетке, является синтез белков. Клетка содержит тысячи белков, клетка должна непрерывно синтезировать белки для восстановления своих мембран, органоидов и т. п. Синтез белка требует больших затрат энергии. Источником этой энергии, как и для всех клеточных процессов, является АТФ.
Многообразие функций белков определяется их первичной структурой, т. е. последовательностью аминокислот в их молекуле. В свою очередь наследственная информация о первичной структуре белка заключена в последовательности нуклео-
тидов в молекуле ДНК. Участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре одного белка, называется геном. Каждой аминокислоте белка вДНК соответствует последовательность из трех расположенных друг за другом нуклеотидов — триплет. К настоящему времени составлена карта генетического кода, т. е. известно, какие триплетные сочетания нуклеотидов ДНК соответствуют той или иной из 20 аминокислот, входящих в состав белков.
64 различные аминокислоты, тогда как кодируется только 20 аминокислот. Оказалось, что многим аминокислотам соответствует не один, а несколько различных триплетов — кодонов. Очень важное свойство генетического кода — специфичность, один триплет всегда обозначает только одну-единственную аминокислоту. Генетический код универсален.
Носителем всей генетической информации является ДНК, расположенная в ядре. Сам синтез белка происходит в цитоплазме клетки, на рибосомах. Из ядра в цитоплазму информация о структуре белка поступает в виде и-РНК. Для того чтобы синтезировать и-РНК, участок ДНК «разматывается», деспирализуется, а затем по принципу комплементарности на одной из цепочек ДНК с помощью ферментов синтезируются молекулы РНК. Т.о, информация о последовательности нуклеотидов какого-либо гена ДНК «переписывается» в последовательность нуклеотидов и-РНК. Это называется транскрипции.
Строение всех т-РНК сходно. Виды т-РНК обязательно различаются по триплету нуклеотидов, расположенному на «верхушке». Этот триплет, получивший название антикодон, по генетическому коду соответствует той аминокислоте, которую предстоит переносить этой т-РНК.
В цитоплазмепроисходит последний этап синтеза белка — трансляция. На тот конец и-РНК, с которого нужно начать
синтез белка, нанизывается рибосома (рис. 1.15). Рибосома перемещается по молекуле и-РНК прерывисто, «скачками», задерживаясь на каждом триплете приблизительно 0,2 с. За это мгновение одна т-РНК из многих способна «опознать» своим антикодоном триплет, на котором находится рибосома. И если антикодон комплементарен этому триплету и-РНК, аминокислота отсоединяется от «черешка листа» и присоединяется пептидной связью к растущей белковой цепочке. В этот момент ибосома сдвигается по и-РНК на следующий триплет, кодирующий очередную аминокислоту синтезируемого белка,
а очередная т-РНК «подносит» необходимую аминокислоту, наращивающую цепочку белка. Эта операция повторяется
столько раз, сколько аминокислот должен содержать «строящийся» белок. Когда в рибосоме оказывается один из трипле
тов, являющийся «стоп-сигналом» между генами, то ни одна и-РНК к такому триплету присоединиться не может, так как
антикодонов к ним у т-РНК не бывает. В этот момент синтез белка заканчивается. Все описываемые реакции происходят
за очень короткие промежутки времени. Подсчитано, что на синтез довольно крупной молекулы белка уходит всего около
двух минут.
Таким образом, трансляция— это перевод последовательности нуклеотидов молекулы и-РНК в последовательность аминокислот синтезируемого белка. И для каждой отдельной реакции белкового синтеза требуются специализированные ферменты.                                                                                         Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодированияаминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

В ДНК используется четыре нуклеотида — аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T), которые в русскоязычной литературе обозначаются буквами А, Г, Ц и Т. Эти буквы составляют алфавит генетического кода. В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением тимина, который заменён похожим нуклеотидом — урацилом, который обозначается буквой U (У в русскоязычной литературе). В молекулах ДНК и РНКнуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким образом, получаются последовательности генетических букв. Для построения белков в природе используется 20 различных аминокислот. Каждый белок представляет собой цепочку или несколько цепочек аминокислот в строго определённой последовательности. Эта последовательность определяет строение белка, а следовательно все его биологические свойства. Набор аминокислот также универсален почти для всех живых организмов.

Реализация генетической информации в живых клетках (то есть синтез белка, кодируемого геном) осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза и-РНК на матрице ДНК) и трансляции генетического кода в аминокислотную последовательность (синтез полипептидной цепи на р-РНК). Для кодирования 20 аминокислот, а также сигнала «стоп», означающего конец белковой последовательности, достаточно трёх последовательных нуклеотидов. Набор из трёх нуклеотидов называется триплетом. Принятые сокращения, соответствующие аминокислотам и кодонам.

иРНК - информационная - несёт закокодированную информацию о ДНК в рибосомы.в трансляции несет инфо о последовательности аминокислот белка.
тРНК - транспортная - переносит аминокислоты в место синтеза белков
рРНК - рибосомная - производит синтез белка

 

В2.Периоды онтогенеза человека (пренатальное развитие). Понятие о критических периодах.

Исследования преимуществ внутриутробной стимуляции проводились по всему миру. Их результаты показали, что ребенок может обучаться до рождения. Поэтому, хотя традиционно считалось, что самое главное - это стимуляция детей с рождения до 7 лет, не менее важно помнить о преимуществах внутриутробного обучения.
Исследования показали, что дети, которых стимулировали до рождения, быстрее смогли овладеть многими зрительными, языковыми и двигательными навыками. Кроме того, были получены данные, свидетельствующие о том, что мозг таких детей лучше развит, и их интеллектуальный уровень очень высок. Один из видов пренатальной стимуляции - проигрывание ребенку классической музыки. Многие специалисты считают, что классическая музыка - один из лучших источников информации. Кроме того, можно говорить со своим ребенком, петь ему и гладить свой живот - все это будет способствовать внутриутробному обучению малыша. И все-таки лучший способ внутриутробной стимуляции ребенка и развития его мозга - это звук. Считается, что если ребенок, находясь в утробе, слышал голоса своих родителей, он узнает их и сразу после рождения. Разговор с ребенком будет полезен не только как стимуляция, но и как еще одна возможность для отца ребенка установить с ним более тесную связь. Когда вы говорите со своим ребенком не забывайте о том, что первый шаг в овладении языковыми навыками - это усвоение интонаций. Очень важно, чтобы с ребенком говорили оба родителя. Голос матери более высок и мелодичен, к тому же ребенок слышит его постоянно. Голос отца более низкий и сильный, поэтому он легче проникает через плаценту.

 

В3.Описать ядовитые растения, преимущественно оказывающие действие на ЦНС.

Ядовитые растения - это растения, вырабатывающие и накапливающие в процессе жизнедеятельности яды, вызывающие отравления животных и человека. В мировой флоре известно более 10 тыс. видов таких растений. Многие растительные яды в небольших дозах являются ценными лечебными средствами.

1. Растения с преимущественным действием на центральную нервную систему, которое проявляется в виде повышенного возбуждения, усиления кровообращения и дыхания, появления судорог или, наоборот, затрудненности произвольных движений, понижения общей чувствительности и т.д. (отравления дурманом, беленой, полынью, вехом, плевелом опьяняющим, пикульником).

Билет 16

В1. Поверхностный аппарат клетки. Пассивный транспорт.

1.Поверхностный аппарат клетки (гликокаликс).

2. плазматическая мембрана (жидкостно-мазаичная), плазмолема – жидкостно-мазаичная модель.

3. субмемранный комплекс (гипопротеиды – белки меняющие, алигосахариды –белки которые от 2-16 углиродов).

+шпора 7 и 6

Пассивный транспорт – перенос веществ по градиенту концентрации из области высокой концентрации в область низкой, без затрат энергии (напр. Диффузия, осмос) Диффузия – пассивное перемещение вещества из участка большей концентрации к участку меньшей концентрации. Осмос – пассивное перемещение некоторых веществ через полупроницаемую мембрану (обычно мелкие молекулы проходят, крупные нет). Существует 3 типа проникновения веществ в клетку через мембраны: простая диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт.

В2.Организация генома человека.

Международная организация по изучению генома человека (англ. The Human Genome Organisation, HUGO) — организация, созданная в рамках проекта проекта «Геном человека». HUGO была создана в 1989 году в качестве международной организации, прежде всего для стимулирования сотрудничества между генетиками во всем мире. С момента образования в HUGO вошли 220 учёных из разных стран, в том числе пять советских биологов.

С самого начала работ по геномному проекту была выработана договорённость об открытости и доступности всей получаемой информации для его участников независимо от их вклада и государственной принадлежности. Все 23 хромосомы человека были поделены между странами-участницами. Советские учёные должны были исследовать структуру 3-й и 19-йхромосом. Однако, в связи с политической обстановкой в СССР и последующем его распадом финансирование этих работ было урезано, и реального участия в секвенировании отечественные учёные не принимали[1]. Программа геномных исследований в России была полностью перестроена и сконцентрирована на новой области — биоинформатике, занимающейся анализом и осмыслением уже полученных результатов.

На сегодняшний день целями исследований HUGO являются[2]:

  • Исследование природы, структуры, функций и взаимодействий генов, геномных элементов и генома человека, а также установление взаимосвязи между генами и соответствующими заболеваниями;
  • Изучение природы, распределения и эволюцию генетических вариаций в организме человека и в других организмах;
  • Установление взаимосвязи между генетическими изменениями и окружающей средой, изучение генетических особенностей различных народов и разработка методов диагностики, лечения и профилактики генетических заболеваний;

Развитие сотрудничества, распространение информации и координация деятельности в областях протеомики, биоинформатики, моделирования биологических систем, а также в области медицинских

В3. Трансмиссивные болезни (лат. transmissio — перенесение на других) — заразные болезни человека, возбудители которых передаются кровососущими членистоногими (насекомыми и клещами).

Трансмиссивные болезни включают более 200 нозологических форм, вызываемых вирусами, бактериями, риккетсиями, простейшими и гельминтами. Часть из них передаётся только с помощью кровососущих переносчиков (облигатные трансмиссивные болезни, например сыпной тиф, малярия и др.), часть различными способами, в том числе и трансмиссивно (например, туляремия, заражение которой происходит при укусах комаров и клещей, а также при снятии шкурок с больных животных).

 

Билет 17

В1. Поверхностный аппарат клетки. Активный транспорт.

1.Поверхностный аппарат клетки (гликокаликс).

2. плазматическая мембрана (жидкостно-мазаичная), плазмолема – жидкостно-мазаичная модель.

3. субмемранный комплекс (гипопротеиды – белки меняющие, алигосахариды –белки которые от 2-16 углиродов).

(трансмембранный А.т.) или через слой клеток (трансцеллюлярный А.т.), протекающий против градиента концентрации из области низкой концентрации в область высокой, т. е. с затратой свободной энергии организма. В большинстве случаев, но не всегда, источником энергии служит энергия макроэргических связей АТФ.

Различные транспортные АТФазы, локализованные в клеточных мембранах и участвующие в механизмах переноса веществ, являются основным элементом молекулярных устройств — насосов, обеспечивающих избирательное поглощение и откачивание определенных веществ (например, электролитов) клеткой. Активный специфический транспорт неэлектролитов (молекулярный транспорт) реализуется с помощью нескольких типов молекулярных машин — насосов и переносчиков. Транспорт неэлектролитов (моносахаридов, аминокислот и других мономеров) может сопрягаться с симпортом — транспортом другого вещества, движение которого по градиенту концентрации является источником энергии для первого процесса. Симпорт может обеспечиваться ионными градиентами (например, натрия) без непосредственного участия АТФ.

Шпора 6 и 7

В2.Понятие о геномике и новый взгляд на эволюцию.

Геномика, наука о структуре и функционировании генома. Cформировалась в конце 80-х гг. 20 в. Стремительное её развитие ( работы по физич. и генетич. картированию генома, секвенированию ДНК, анализу последовательностей нуклеотидов с помощью компъютерных технологий) было обусловлено исследованиями, проводимыми по международной программе “ Геном человека”.

Геномика подразделяют на структурную, функциональную и сравнительную. Задачами структурной Г. являются изучение содержания и организации геномной информации – последовательности нуклеотидов всех молекул ДНК клетки (ядерной, митохондриальной, хлоропластной). Функциональная геномика. анализирует пути реализации информации от гена к признаку, начиная с этапа модификации нуклеотидов в молекуле ДНК (эпигеномика). Функциональную геномику часто отождествляют с транскриптомикой, исследующей структуры и количества всех матричных РНК (первичных продуктов функционирования генов) в данной клетке в данных условиях. Иногда в круг её интересов входит и познание последующих уровней реализации генетич. информации, названных (про аналогии с геномикой) протеомикой, метаболомикой (изучающей метаболиты) и целомикой (исследующей работу клеток). На уровне выше клеточного структурными и функциональными единицами являются организм, затем генетически целостная совокупность организмов, поддерживаемая в поколениях ( популяция), и, наконец, совокупность популяций разных видов, взаимодействующих в данном поколении и в их череде (биоценоз).

Сравнительная геномика изучает варианты последовательностей нуклеотидов или их блоков в участках молекулы ДНК, общих по происхождению у разных организмов одного вида или у разных видов, в т. ч. отдалённых. Все эти направления Геномика вносят вклад в фундаментальную биологию, а также здравоохранение, с. х-во и биотехнологию. В медицине это ДНК-диагностика большинства инфекционных болезней человека, определение предрасположенности к наследственным болезням, генная терапия. Данные геномики используют в судебно-медицинской экспертизе при установлении отцовства, идентификации личности преступника и жертв катастроф, в т. ч. по останкам. На стыке геномики с этнографией, историей, археологией и лингвистикой возникла этногеномика, исследующая происхождение народов и их миграции по земному шару. В с. х-ве и биотехнологии понимание закономерностей функционирования геномов позволяет в короткие сроки получать растения, животных и микроорганизмы с заданными свойствами (напр., устойчивость к вредным воздействиям или эффективная продукция необходимых веществ, в т.ч. лекарственных).

В3. проблемы питания

Недостаточное питание.около 115 млн. детей всего мира имеют недостаточную массу тела; недостаточное питание способствует примерно трети всех случаев смерти детей; задержка развития (показатель хронического недоедания) препятствует развитию 186 миллионов детей в возрасте до 5 лет; 13 миллионов детей рождаются с низкой массой тела или преждевременно из-за недоедания матерей или в силу иных факторов; скрытое голодание выражается в недостатке основных витаминов и минералов в рационе, что влияет на иммунитет и здоровое развитие. Более трети детей дошкольного возраста всего мира испытывают нехватку витамина А; недостаточное питание матерей, широко распространенное во многих развивающихся странах, влечет неблагоприятное развитие плода и более высокий риск осложнений беременности; в совокупности на недостаточное питание матерей и детей приходятся более 10 процентов глобального бремени болезней.

Избыточный вес и ожирение: около 1,7 млрд. человек во всем мире имеют избыточный вес, из которых 500 млн. страдают ожирением; избыточным весом страдают 43 млн. детей в мире; рост показателей избыточного веса матерей усиливает риски осложнений беременности и влечет повышение массы тела при рождении и ожирение среди детей; во всем мире, по крайней мере, 2,6 млн. людей ежегодно умирают по причине избыточного веса или ожирения.

Сегодня экологически чистые (органические) продукты питания широко востребованы на мировом рынке.В развитых странах существуют четкие критерии, позволяющие отнести продукт к категории экологически чистые (органические) продукты. Экологически чистые продукты (органические) не содержат генетически модифицированные ингредиенты. Экологически чистые продукты (органические) не содержат ингредиенты выращенные при использовании пестицидов, гербицидов, ядохимикатов и искусственных удобрений. Экологически чистые продукты (органические) не содержат искусственные консерванты, красители и вкусовые добавки. Экологически чистые (органические) продукты обязаны иметь на упаковке специальные лицензионные символы «Органика».

Генетически модифицированные организмы (ГМО, genetically modified organism, GMO) создаются методами генной инженерии (genetic engineering) - науки, которая позволяет вводить в геном растения, животного или микроорганизма фрагмент ДНК из любого другого организма с целью придания ему определенных свойств

 

Билет 18

В1. Поверхностный аппарат клетки. Транспорт макромолекул.

Пузырьки осуществляют транспорт различных веществ путем быстрого и непрерывного челночного перемещения между различными окруженными мембраной органеллами эукариотической клетки. Экзоцитоз и эндоцитоз через плазматическую мембрану - лишь наиболее известные примеры этого сложного процесса. Несмотря на важность везикулярного транспорта , довольно мало известно о молекулярных механизмах, приводящих в действие, направляющих и регулирующих его. Очевидно, что для подобных процессов требуется энергия, возможно, в виде гидролиза АТР. Известно, что движение пузырьков в цитоплазме направляется микротрубочками и осуществляется белками-транслокаторами.

На цитоплазматических поверхностях пузырьков имеются, очевидно, специальные молекулы- маркеры , направляющие пузырьки к соответствующей мембране, однако о природе и разнообразии этих молекул ничего не известно.

Можно предположить, что непрерывное слияние мембран , имеющее место при опосредуемом пузырьками транспорте, приводит к значительному перемешиванию мембранных компонентов, однако различные мембраны в клетке сохраняют свой характерный состав. Подобное постоянство означает, что в клетке должны существовать специальные механизмы, восстанавливающие мембраны после их перемешивания .

В2.Экспериментальные доказательства генетической роли нуклеиновых кислот.

Известно, что бактерия Pneutnococcus pneumoniae имеет несколько форм. Вирулентность бактерии определяется наличием мукополисахаридной капсулы, расположенной па поверхности клетки. Эта капсула защищает бактерию от воздействий со стороны организма-хозяина. В результате, размножившиеся бактерии убивают зараженное животное. Бактерии этого штамма (S-штамм) образуют гладкие колонии. Авирулентные формы бактерий не имеют защитной капсулы и образуют шероховатые колонии (R-штамм). Микробиолог Фредерик Гриффитс в 1928 году инъецировал мышам живого пневмококка R-штамма вместе с S-штаммом, убитым высокой температурой (65°С). Спустя некоторое время ему удалось выделить из заражённых мышей живых пневмококков, обладающих капсулой. Таким образом, оказалось, что свойство убитого пневмококка - способность образовывать капсулу - перешло к живой бактерии, т.е. произошла трансформация. Поскольку признак наличия капсулы является наследственным, то следовало предположить, что какая-то часть наследственного вещества от бактерий штамма S перешла к клеткам штамма R.

В 1944 году О.Т. Эвери, К.М. Маклеод и М. Маккарти показали, что такое же превращение типов пневмококков может происходить в пробирке, т.е. in vitro. Эти исследователи установили существование особой субстанции -"трансформирующего принципа", -экстракта из клеток штамма S, обогащенного ДНK. Как далее выяснилось, ДНK, выделенная из клеток S-штамма добавленная в культуру R-штамма, трансформировала часть клеток в S-форму, Клетки стойко передавали это свойство при дальнейшем размножении. Обработка "трансформирующего фактора" ДНК-азой, ферментом разрушающим ДНK, блокирована трансформацию. Эти данные впервые показали, что именно ДНК, а не белок, как полагали до тех пор, является наследственным материалом.

2. 1952г. Эксперимент Альфреда Херши и Марты Чейз.

 

Как известно, фаг Т2 является вирусом, инфицирующим бактерию E. coli. фаговые частицы абсорбируются на наружной поверхности клетки, их материал проникает внутрь и примерно через 20 минут бактерия лизируется, освобождая большое количество фаговых частиц - потомков. В 1952 году Альфред Херши и Марта Чейз инфицировали бактерии фагами Т2, которые были мечены радиоактивными соединениями: ДНК - с помощью 32P. Белковая часть фага - 35S. После инфекции бактерии фагами, с помощью центрифугирования удалось выделить две фракции: пустые белковые оболочки фага и бактерии, инфицированных фаговой ДНК. Оказалось, что 80% метки 35S осталась в пустых фаговых оболочках, а 70% метки 32P - в инфицированных бактериях. Фаги-потомки получили только около 1% исходного белка, меченного 35S, однако они же обнаружили около 30% метки 32P.

Результаты этого эксперимента прямо показали, что ДНК родительских фагов проникает в бактерии и затем становиться составляющей развившихся новых фагов частиц.

 

 

3. 1957г. Опыты Френкеля - Конрата

Френкель-Конрат работал с вирусом табачной мозаики (ВТМ). В этом вирусе содержится РНК, а не ДНК. Было известно, что разные штаммы вируса вызывают разную картину поражения листьев табака. После смены белковой оболочки "переодетые" вирусы вызывали картину поражения, характерную для того штамма, чья РНК была покрыта чужим белком.

Следовательно, не только ДНК, но и РНК может служить носителем генетической информации.

На сегодняшний день существуют сотни тысяч доказательств генетической роли нуклеиновых кислот. Приведенные три являются классическими.

 

В3. Фитотоксиканты

химические и природные вещества в рецептурной форме для поражения различных видов растительности. Подразделяются на альгициды (поражение водной растительности), арборициды (древесно-кустарниковой), гербициды, десиканты (вегетирующей), дефолианты и др.

Фитотоксиканты — это загрязняющие атмосферу вещества, вредные для растений. Они поглощаются листьями, оттуда поступают впобега и другие органы растений. Атмосферные осадки способствуют поступлению растворенных фитотокси-кантов в растения.

Фитотоксиканты - химические вещества, вызывающие поражение растительности. Растения, обработанные фитотоксикантами, теряют листву, засыхают и погибают.

Билет 19

В1.Клетка –элиментарная единица живого. Отличительные признаки про- и эукоритических клеток.

Клетка представляет собой обособленную, наименьшую по размерам структуру, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свойства в самой себе, а также передавать их в ряду поколений. Клетка, таким образом, несет полную характеристику жизни. Вне клетки не существует настоящей жизнедеятельности. Поэтому в природе планеты ей принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы.

Это означает, что клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм — одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных. Благодаря заложенным в ней механизмам клетка обеспечивает обмен веществ, использование биологической информации, размножение, свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия.

Занимая в мире живых существ положение элементарной единицы, клетка отличается сложным строением. При этом определенные черты обнаруживаются во всех без исключения клетках, характеризуя наиболее важные стороны клеточной организации как таковой.

 

В2.Дифференциация пола эмбриона. Развитие вторичных половых признаков.

Определение пола плода в пренатальном периоде нетолько интересует будущих родителей, но и имеет большое значение для дифференциальной диагностики ряда врожденных и наследственных заболеваний. Тем не менее оценка пола плода не включена к настоящему моменту в обязательную часть скрининговыхультразвуковых исследований в акушерстве в первую очередь по этическим соображениям.

Определение пола плода при ультразвуковом исследовании во второй половине беременности обычно не вызывает затруднений. Мужской пол плода устанавливается при визуализации полового члена и мошонки, а женский - при визуализации половых губ. Для этого изучается область промежности в различных сечениях при двухмерной эхографии или используется режим поверхностной реконструкции при трехмерной эхографии.

Следует отметить, что в ряде случаев изображение петель пуповины, пальцев или отечных половых губ может имитировать изображение мужских половых признаков. Кроме этого, неудобное положение плода может препятствовать получению отчетливого изображения наружных половых органов. На сегодняшний день врач имеет право выбора: сообщать или не сообщать пациентке пол будущего ребенка.

Если пол сообщается, то должна сообщаться и вероятность возможной ошибки.

В последние годы особое внимание исследователей было направлено на разработку диагностических критериев, позволяющих определять пол плода в ранние сроки беременности. Начало формирования гениталий происходит на 5-6 нед гестации. При разрастании мезенхимы формируются половой бугорок, содержащий зачатки пениса или клитора, и половые складки, позже формирующие мошонку или половые губы. Между бугорком и складками образуется первичное половое отверстие. На ранних этапах гестации гениталии не дифференцированы. Их дифференцировка происходит под влиянием гормонов и видимые различия в строении наружных гениталий начинают проявляться в конце I триместра беременности.

Поэтому с внедрением трансвагинальной эхографии в клиническую практику появилась реальная возможность определения пола плода уже при скрининговом ультразвуковом исследовании в ранние сроки беременности. Согласно результатам проведенных исследований, точность определения пола плода в 11 нед беременности составляет 46-91,7%, в 12 нед-53,8-100%, в 13 нед-57,8-100% и в 14 нед - 80-94%. Наиболее часто среди причин невозможности установления пола плода указывается его неудобное для исследования положение, а среди причин ошибочного определения пола - схожее изображение наружных половых органов у плодов мужского и женского пола в ранние сроки. По данным В. Benoit, ошибки при определении пола плода из-за схожести изображения возможны не только в 11-12 нед, но и в 12-13 нед беременности.

Схожесть изображения наружных половых органов у плодов мужского и женского пола в ранние сроки беременности обусловлена эмбриологическими особенностями развития, которые объяснены в статье М.А. Эсетова. Именно поэтому определение пола плода на основании визуальных признаков, используемых во второй половине беременности не столь эффективно в ранние сроки. В связи с этим Z. Efrat и соавт. для определения пола плода в 11-14 нед беременности предложили проводить оценку угла между половым бугорком и горизонтальной линией, проходящей через поверхность кожи пояснично-крестцового отдела позвоночника. При величине угла более 30° пол плода расценивался как мужской, а при величине угла менее 30° или при расположении полового бугорка параллельно горизонтальной линии - как женский. Существенным преимуществом этого метода является отсутствие значительного влияния субъективного фактора. Согласно результатам авторов, точность определения пола плода составила 98,7% в 12 нед и 100% - в 13 нед беременности.

Высокая информативность этой методики послужила поводом для ее широкого применения, однако следует помнить и о морально-этических аспектах определения пола плода в ранние сроки беременности. В специальной книге, посвященной этике в акушерстве и гинекологии, справедливо отмечено: «Принятие решения определять или не определять пол плода при скрининговом ультразвуковом исследовании является только прерогативой исследователя». Именно специалист принимает решение отвечать или не отвечать на вопрос: «Доктор, а кто у меня будет - мальчик или девочка?!». При ответе на этот казалось бы, простой вопрос необходимо помнить следующие аспекты.

Во-первых, исследование проводится в ранние сроки, когда ваш ответ может повлиять на принятие решения о прерывании беременности. В настоящее время основным методом определения пола плода в ранние сроки является аспирация ворсин хориона. Хотя он и обладает наиболее высокой точностью, но существует риск прерывания беременности. С появлением неинвазивного метода определения пола плода в ранние сроки большее количество семей захотят регулировать рождение ребенка конкретного пола. Это в первую очередь оказывает влияние на увеличение рождения мальчиков и соответственно приводит к дискриминации плодов женского пола. Согласно данным одного из регионов Индии, на протяжении 10-летнего применения ультразвукового обследования во время беременности соотношение рождения мальчиков и девочек возросло с 107:100 до 132:100 за счет прерываний беременностей в случаях обнаружения плодов женского пола.

Во-вторых, процент ошибок при определении пола плода при ультразвуковом исследовании в ранние сроки беременности достаточно велик. Поэтому задающие вопрос пациентки должны быть информированы о реальных цифрахточности эхографии в руках конкретного специалиста, проводящего исследование. Это требует проведения специального детального анализа своей работы каждым врачом, который занимается оценкой пола плода в ранние сроки. Хочется надеяться, что отечественные специалисты будут взвешивать все «за» и «против» при определении пола плода при скрининговом ультразвуковом исследовании в ранние сроки беременности, руководствуясь главным принципом - «не навреди».

Одним из важных медицинских показаний для ультразвуковой оценки половых органов плода является установление гермафродитизма. Выделяют истинный гермафродитизм, мужской и женский псевдогермафродитизм.

Пренатальная диагностика этих состояний основана на сопоставлении данных кариотипа плода и визуальной картины половых органов. Т.С. Грищенкои Т.В. Комова приводят описание случая пренатальнои диагностики гермафродитизма в 33-34 нед беременности. При ультразвуковом исследовании у плода в области клитора визуализировалось образование размером 12x9 мм, по форме напоминающее половой член. Провести дифференциацию между гипертрофией клитора и гермафродитизмом не удалось. Окончательный диагноз был сформулирован после рождения ребенка, при осмотре которого выявлены гипоспадия, недоразвитие мошонки, напоминающей половые губы, отсутствие яичек. По этим данным был установлен мужской пол, а по результатам кариотипирования -женский пол.

О случае наиболее ранней диагностики женского псевдогермафродитизма сообщили V. Mazza и соавт.. Им удалось четко визуализировать мужские гениталии у плода в 13 нед беременности, а при кариотипировании был зарегистрирован женский кариотип.

В3.Токсоплазма. Морфофункциональная характеристика: цикл развития, пути заражения, патогенное действие, методы лабораторной диагностики.

Токсоплазма (лат. Toxoplasma) — монотипный род паразитическихпротозоев, включающий, видимо, один вид — Toxoplasma gondii. Основные хозяева токсоплазм — представители семейства кошачьих. В качестве промежуточных хозяев выступают различные виды теплокровных животных, в том числе и люди. Токсоплазмоз, болезнь, вызываемая токсоплазмой, обычно протекает у человека легко. Однако для плода, в случае если мать заразилась токсоплазмозом во время беременности, а также для человека или кошки с пониженным иммунитетом эта болезнь может иметь серьёзные последствия, вплоть до летального исхода. Toxoplasma gondii принадлежит к типу Apicomplexa и является единственным описанным видом родаToxoplasma. Тем не менее, высказывалась гипотеза, что на самом деле может существовать несколько видов токсоплазм[

Жизненный циклToxoplasma gondii состоит из двух фаз. Половая часть жизненного цикла проходит только в особях некоторых видов семейства кошачьих (дикие и домашние кошки), которые становятся первичным хозяином паразитов. Бесполая часть жизненного цикла может проходить в любом теплокровном животном, например, в млекопитающих (и в кошках тоже) и в птицах.

В этих промежуточных хозяевах паразит вторгается в клетки, формируя так называемые межклеточные паразитофорные вакуоли, содержащие брадизоиты, медленно воспроизводящиеся формы паразита[2]. Вакуоли формируют тканевые цисты, в основном, в мышцах и в мозге. Так как паразит находится внутри клеток, то иммунная система хозяина не может обнаружить эти цисты. Сопротивляемость к антибиотикам различна, но цисты очень трудно вывести из организма полностью. Внутри этих вакуолей T. gondii размножается последовательностью делений на две части до тех пор, как инфицированная клетка в конце концов не лопается и тахизоиты не выходят наружу. Тахизоиты подвижны и бесполым способом размножаются, производя новых паразитов. В отличие от брадизоитов, свободные тахизоиты легко устраняются иммунной системой хозяина, но при этом могут заразить клетки и сформировать брадизоиты, тем самым поддерживая инфекцию.

Тканевые цисты проглатываются кошкой (например, когда она съедает заражённую мышь). Цисты выживают в желудке кошки, и паразиты заражают эпителиальные клетки тонкой кишки, где они приступают к половому размножению и формированию ооцист. Ооцисты выходят наружу с фекалиями. Животные (в том числе, люди) проглатывают ооцисты (например, поедая немытые овощи и т. д.) или тканевые цисты (в плохо приготовленном мясе) и заражаются. Паразиты внедряются в макрофаги в кишечном тракте и через кровь распространяются по телу.

Заражение токсоплазмой в острой стадии может быть бессимптомным, но часто вызывает симптомы гриппа на раннеострых стадиях, и, как и грипп, может в редких случаях привести к смерти. Острая стадия спадает за период от нескольких дней до месяцев, переходя в хроническую стадию. Хроническая инфекция обычно бессимптомна, но в случае иммунноослабленных пациентов (а также пациентов, заражённых ВИЧ, или пациентов, проходящих иммунноподавляющую терапию после пересадки органов) токсоплазмоз может развиваться. Наиболее частым проявлением токсоплазмоза у иммунноослабленных пациентов является токсоплазмозный энцефалит, который может привести к смерти. Если заражение T. gondii возникает впервые во время беременности, то паразит может проникнуть через плаценту, заразить плод, что может привести к гидроцефалии, внутричерепному обызвествлению или к хориоретиниту, а также к самопроизвольному аборту или внутриутробной смерти.

Было доказано, что паразит может влиять на поведение хозяина: заражённые крысы и мыши меньше боятся кошек; замечены факты того, что заражённые крысы сами ищут места, где мочилась кошка. Этот эффект благоприятен для паразита, который сможет размножаться половым способом, если его хозяин будет съеден кошкой[3]. Механизм этого изменения ещё до конца не изучен, но существуют доказательства того, что токсоплазмоз повышает уровень дофамина у заражённых мышей.

Существует несколько независимых наблюдений, подтверждающих роль заражения токсоплазмой в случаях проявления шизофрении и паранойи[5]:

  • Острая инфекция токсоплазмы иногда ведёт к психотическим симптомам, не отличающимся от шизофрении.
  • Некоторые антипсихотические медицинские препараты, используемые для лечения шизофрении (например, галоперидол), также останавливают развитие токсоплазмы в клеточных культурах.
  • Несколько исследований нашли значительно повышенные уровни антител к токсоплазме у пациентов, больных шизофренией, по сравнению со всем остальным населением.[6]
  • Заражение токсоплазмой ведёт к повреждению астроцитов в головном мозге, точно такие же повреждения астроцитов наблюдаются при шизофрении.

Активным исследователем роли токсоплазмы и других инфекций при шизофрении является американский психиатр Фуллер Тори.

Билет 20

В1.Опишите путь гидролаз от места их синтеза до места назначения.

ГИДРОЛАЗЫ, класс ферментов, катализирующих гидролиз. Могут действовать на сложноэфирные и гликозидные связи, на связи С—О в простых эфирах. С—S в сульфидах, С—N в пет идах, и др.

Гидролазы, катализирующие гидролиз сложноэфирных связей (эстеразы), действуют на сложные эфиры карбоновых и тио-карбоновых кислот, моноэфиры фосфорной кислоты и др. К этому подклассу относятся, в частности, ферменты, играющие важную роль в метаболизмелипидов. нуклеиновых кислот и нуклеозидов. например арилсульфатазы, ацетилхолинэстераза, дезоксирибонуклеазы. липазы, фосфатазы, фосфолипазыи эндодезоксирибонуклеазы

Ферменты, катализирующие гидролиз связи С—N в пептидах и белках (пептидгидролазы),- самая многочисленная группа гидролазы К ним относятся ферменты, отщепляющие одну или две аминокислоты с N- или С-конца полипептидной цепи (напр., аминопептидазы, карбоксипептидазы), а также эндопептидазы, или протеиназы, расщепляющие цепь вдали от концевых остатков. Пептидгидролазы играют важную роль не только в катаболизме белков и пептидов, но и в биол. регуляции (гормональной регуляции, активации проферментов, регуляции кровяного давления и солевого обмена и т.д.).

В2.Классификация генов человека по структуре и функциям.

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). Для регулярного правильного считывания информации в гене должны присутствовать: кодон инициации, множество смысловых кодонов и кодон терминации. Три подряд расположенных нуклеотида представляют собой кодон, который и определяет, какая аминокислота будет располагаться в данной позиции в белке. Например, в молекуле ДНК последовательность оснований ТАС является кодоном для аминокислоты метионина, а последовательность ТТТ кодирует фенилаланин. В молекуле иРНК вместо тимина (Т) присутствует основание урацил (У). Таблица генетического кода во всех руководствах представлена именно символами иРНК. Из 64 возможных кодонов смысловыми являются 61, а три триплета — УАА, УАГ, УГА — не кодируют аминокислоты и поэтому были названы бессмысленными, однако на самом деле они представляют собой знаки терминации трансляции.
Дляпрокариот характерна относительно простая структура генов. Так, структурный ген бактерии, фага или вируса, как правило, контролирует одну ферментативную реакцию. Специфичным для прокариот является оперонная система организации нескольких генов.Гены одного оперона (участка генетического материала, состоящего из 1, 2 и более сцепленных структурных генов, которые кодируют белки (ферменты), осуществляющие последовательные этапы биосинтеза какого-либо метаболита; в оперон эукариот входит, как правило, 1 структурный ген; оперон содержит регуляторные элементы) расположены в кольцевой хромосоме бактерии рядом и контролируют ферменты, осуществляющие последовательные или близкие реакции синтеза (лактозный, гистидиновый и др. опероны).
Структура генов у бактеориофагов и вирусов в основном схожа с бактериями, но более усложнена и сопряжена с геномом хозяев. Например, у фагов и вирусов обнаружено перекрывание генов, а полная зависимость вирусов эукариот от метаболизма клетки-хозяина привела к появлению экзон-интронной структуры генов.
Эукариотические гены, в отличие от бактериальных, имеют прерывистое мозаичное строение. Кодирующие последовательности (экзоны) перемежаются с некодирующими (интронами). Экзон [от англ. ex(divssi)on — выражение, выразительность] - участок гена, несущий информацию о первичной структуре белка. В гене экзоны разделены некодирующими участками — интронами. Интрон (от лат. inter — между) - участок гена, не несущий информацию о первичной структуре белка и расположенный между кодирующими участками — экзонами. В результате структурные гены эукариот имеют более длинную нуклеотидную последовательность, чем соответствующая зрелая иРНК, последовательность нуклеотидов в которой соответствует экзонам. В процессе транскрипции информация о гене списывается с ДНК на промежуточную иРНК, состоящую из экзонов и интронов. Затем специфические ферменты — рестриктазы — разрезают эту про-иРНК по границам экзон-интрон, после чего экзонные участки ферментативно соединяются вместе, образуя зрелую иРНК (так называемый сплайсинг). Количество интронов может варьировать в разных генах от нуля до многих десятков, а длина — от нескольких пар оснований до нескольких тысяч.
Ген может кодировать различные РНК-продукты путем изменения инициирующих и терминирующих кодонов, а также альтернативного сплайсинга. Альтернативная экспрессия гена осуществляется и путем использования различных сочетаний экзонов в зрелой иРНК, причем полипептиды, синтезированные на таких иРНК, будут различаться как по количеству аминокислотных остатков, так и по их составу.
Наряду со структурными и регуляторными генами обнаружены участки повторяющихся нуклеотидных последовательностей, функции которых изучены недостаточно, а также мигрирующие элементы (мобильные гены), способные перемещаться по геному. Найдены также так называемые псевдогены у эукариот, которые представляют собой копии известных генов, расположенные в других частях генома и лишенные интронов или инактивированные мутациями.
3. Классификация генов
Накопленные знания о структуре, функциях, характере взаимодействия, экспрессии, мутабильности и других свойствах генов породили несколько вариантов классификации генов.
По месту локализации генов в структурах клетки различают расположенные в хромосомах ядра ядерные гены и цитоплазматические гены, локализация которых связана с хлоропластами и митохондриями.
По функциональному значению различают структурные гены, характеризующиеся уникальными последовательностями нуклеотидов, кодирующих свои белковые продукты, которые можно идентифицировать с помощью мутаций, нарушающих функцию белка, и регуляторные гены — последовательности нуклеотидов, не кодирующие специфические белки, а осуществляющие регуляцию действия гена (ингибирование, повышение активности и др.).
По влиянию на физиологические процессы в клетке различают летальные, условно летальные, супервитальные гены, гены-мутаторы, гены-антимутаторы и др.
Следует отметить, что любые биохимические и биологические процессы в организме находятся под генным контролем. Так, деление клеток (митоз, мейоз) контролируется несколькими десятками генов; группы генов осуществляют контроль восстановления генетических повреждений ДНК (репарация). Онкогены и гены — супрессоры опухолей участвуют в процессах нормального деления клеток. Индивидуальное развитие организма (онтогенез) контролируется многими сотнями генов. Мутации в генах приводят к измененному синтезу белковых продуктов и нарушению биохимических или физиологических процессов.
Гомеозисные мутации у дрозофилы позволили открыть существование генов, нормальной функцией которых является выбор или поддержание определенного пути эмбрионального развития, по которому следуют клетки. Каждый путь развития характеризуется экспрессией определенного набора генов, действие которых приводит к появлению конечного результата: глаза, голова грудь, брюшко, крыло, ноги и т. д. Исследования генов комплекса bithorax дрозофилы американским генетиком Льюисом показали, что это гигантский кластер тесно сцепленных генов, функция которых необходима для нормальной сегментации груди (thorax) и брюшка (abdomen). Подобные гены получили название гомеобоксных. Гомеобоксные гены расположены в ДНК группами и проявляют свое действие строго последовательно. Такие гены обнаружены и у млекопитающих, и они имеют высокую гомологию (сходство).
4. Функции генов
В процессе реализации наследственной информации, заключенной в гене, проявляется целый ряд его свойств. Определяя возможность развития отдельного качества, присущего данной клетке или организму, ген характеризуется дискретностью действия (от лат. discretus — разделенный, прерывистый), прерывностью (интроны и экзоны). Дискретность наследственного материала, предположение о которой высказал еще Г. Мендель, подразумевает делимость его на части, являющиеся элементарными единицами, - гены. В настоящее время ген рассматривают как единицу генетической функции. Он представляет собой минимальное количество наследственного материала, которое необходимо для синтеза тРНК, рРНК или полипептида с определенными свойствами. Ген несет ответственность за формирование и передачу по наследству отдельного признака или свойства клеток, организмов данного вида. Кроме того, изменение структуры гена, возникающее в разных его участках, в конечном итоге приводит к изменению соответствующего элементарного признака.
Ввиду того что в гене заключается информация об аминокислотной последовательности определенного полипептида, его действие является специфичным. Однако в некоторых случаях одна и та же нуклеотидная последовательность может детерминировать синтез не одного, а нескольких полипептидов. Это наблюдается в случае альтернативного сплайсинга у эукариот и при перекрывании генов у фагов и прокариот. Очевидно, такую способность следует оценить как множественное, или плейотропное, действие гена (хотя традиционно под плейотропным действием гена принято понимать участие его продукта – полипептида – в разных биохимических процессах, имеющих отношение к формированию различных сложных признаков). Например, участие фермента в ускорении определенной реакции (см. рис.), которая является звеном нескольких биохимических процессов, делает зависимыми результаты этих процессов от нормального функционирования гена, кодирующего этот белок. Нарушение реакции A→B, катализируемой белком α, в результате мутации гена ведет к выключению последующих этапов формирования признаков D и E.
α D
A B
C
E
Определяя возможность транскрибирования мРНК для синтеза конкретной полипептидной цепи, ген характеризуется дозированностью действия, т.е. количественной зависимостью результата его экспрессии от дозы соответствующего аллеля этого гена. Примером может служить зависимость степени нарушения транспортных свойств гемоглобина у человека при серповидно-клеточной анемии от дозы аллеля НЬS. Наличие в генотипе человека двойной дозы этого аллеля, приводящего к изменению структуры β-глобиновых цепей гемоглобина, сопровождается грубым нарушением формы эритроцитов и развитием клинически выраженной картины анемии вплоть до гибели. У носителей только одного аллеля НЬS при нормальном втором аллеле лишь незначительно изменяется форма эритроцитов и анемия не развивается, а организм характеризуется практически нормальной жизнеспособностью.

В3 Схема клинической классификации ядовитых растений представляется в следующем виде.

Растения, вызывающие преимущественно симптомы поражения центральной нервной системы:

растения, вызывающие возбуждение центральной нервной системы;

растения, вызывающие возбуждение центральной нервной системы и одновременно действующие на пищеварительный тракт, сердце и почки;

растения, вызывающие угнетение и паралич центральной нервной системы;

растения, вызывающие угнетение и паралич центральной нервной системы и одновременно действующие на желудочно-кишечный тракт и сердечно-сосудистую систему.

Растения, вызывающие преимущественно симптомы поражения желудочно-кишечного тракта и одновременно действующие на центральную нервную систему и почки.

Растения, вызывающие преимущественно симптомы поражения органов дыхания и пищеварительного тракта (растения, образующие горчичные масла).

Растения, вызывающие преимущественно симптомы поражения сердца.

Растения, вызывающие преимущественно симптомы поражения печени.

Растения, вызывающие аноксемические явления (явления задушения):

растения, образующие (при определенных условиях) синильную кислоту;

растения, образующие (при определенных условиях) низшие окислы азота.

Растения, сенсибилизирующие (повышающие чувствительность) животных к действию солнечного света.

Растения, вызывающие признаки геморрагического диатеза (множественных кровоизлияний).

Растения, вызывающие нарушения половой деятельности животных.

Растения, вызывающие заболевания с характером витаминной недостаточности.

Растения, вызывающие симптомы нарушения солевого обмена.

Растения, причиняющие механические повреждения.

Отравления водорослями. Планктонные отравления.

Растения, вызывающие порчу молока.

Растения, вызывающие гибель пчел и порчу меда.

Растения, менее изученные в токсикологическом отношении.




⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒






Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 379.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...