Ответ к ситуационной задаче №4

Ситуационная задача №1.

Одной из важных функций поверхностного аппарата клеток является транспорт веществ. Знание поверхностного аппарата помогло понять механизмы транспорта ионов и веществ, в том числе лекарственных, используемых в медицинской практике.

1.Как устроен поверхностный аппарат животных клеток?

2.Какие функции он выполняет?

3.Что такое гликокаликс и какова его роль?

                       4.Какие виды белков входят в состав поверхностного аппарата и какова их роль?

5.Приведите примеры активного и пассивного транспорта веществ.

Ответ к ситуационной задаче №1.

1. Поверхностный аппарат животных клеток состоит из надмембранных структур (гликокаликса), плазматической мембраны, и субмембранных структур, состоящих из микрофиламентов и микротрубочек.

 2. Поверхностный аппарат выполняет разграничительную, защитную, транспортную, рецепторную функции, и имеет градиент электрического поля, согласно которому внутренняя сторона мембраны по отношению к наружной заряжена отрицательно. Наличие потенциала имеет важное значение для транспорта веществ несущих заряд.

3. Гликокаликс- это поверхностный слой животной клетки, обогащенный гликопротеидами и протеогликанами. В гликокаликсе происходит внеклеточное пищеварение.

Его функция: связь клетки с внешней средой.

4. В составе поверхностного аппарата имеются интегральные, полуинтегральные, поверхностные и транспортные белки (последние образуют ионные каналы).

Функция белков: транспорт веществ, преобразование энергии, связь клетки с окружающей средой (коммуникативная).

5. Через поверхностный аппарат постоянно осуществляется транспорт веществ. Пассивный транспорт- транспорт по градиенту концентрации без затрата энергии. Примером пассивного транспорта являются: осмос, диффузия и фильтрация. Активным транспортом переносятся различные мономеры и ионы против градиента концентрации. Особым способом транспорта является поглощение веществ клеткой – фагоцитоз и пиноцитоз. 

Ситуационная задача №2.

 В середине 40-х годов ΧΧ века было установлено, что обеспечение свойств наследственности и изменчивости связано с молекулой ДНК.

1.Какова молекулярная структура ДНК?

2.Охарактеризуйте свойства ДНК как вещества наследственности.

3.Что такое генетический код, каковы его свойства?

4.Чем объясняется большой объем наследственного материала у эукариот?

5.В каких структурах эукариотической клетки, кроме ядра, располагается ДНК?

Ответ к ситуационной задаче №2

1. В молекулярной организации ДНК можно выделить первичную структуру – полинуклеотидную нить; вторичную структуру – две комплементарные друг другу и антипараллельные спирально-скрученные полинуклеотидные цепи, соединенные водородными связями, и третичную структуру – трехмерную спираль.

2. ДНК характеризуется способностью к репликации, хранению наследственной информации, химической стабильностью, способностью к транскрипции и мутациям.

3. Последовательность аминокислот в полипептидах зашифрована в ДНК с помощью генетического кода, характеризующегося такими свойствами как универсальность, триплетность, специфичность, вырожденность, неперекрываемость.

4. У эукариот объем наследственного материала огромен, что объясняется существованием в нем уникальных, умеренно и высокоповторяющихся последовательностей. Избыточность генома связана также с экзон-интронной организацией большинства генов эукариот.

5. Помимо ядра ДНК эукариот располагается в митохондриях и пластидах.

Ситуационная задача №3.

Длина молекулы ДНК человека 174см, и, тем не менее, она свободно умещается в такой микроскопической структуре как ядро клетки.

1.В каких формах существует хроматин (хромосомы) в митотическом цикле?

2.Какие различают уровни компактизации (спирализации) хроматина?

3.Что такое эухроматин и гетерохроматин?

4.Как устроены метафазные хромосомы?

5.Что такое кариотип?

Ответ к ситуационной задаче №3

1. Хромосомы в зависимости от стадии клеточного цикла меняют свое строение. В интерфазе они не видны и представлены глыбками хроматина. На стадии метафазы митоза в результате спирализации приобретают хорошо видимые структуры. Поэтому различают интерфазную и метафазную форму существования хромосом.

2. Выделяют несколько уровней компактизации хроматина:

1) нуклеосомная нить( состоит из нуклеосомы, линкерной ДНК и гистоновых белков Н2А, Н2В, Н3,Н4);

2) хроматиновая фибрилла( образуется за счет связывания гистонового белка Н1 с линкерной ДНК, который сближает 2 соседние нуклеосомы);

3) интерфазная хромонема( образуется за счет связывания определенного участка ДНК с негистоновыми белками, которые формируют петли);

4) метафазная хроматида( образуется за счет связывания с негистоновыми белками).

3. Эухроматин имеет меньшую плотность и большую генетическую активность, локализуется ближе к центру ядра. Соответствует сегментам хромосом, которые деспирализованы и открыты для транскрипции.

Гетерохроматин- это плотно спирализованная часть хроматина( более компактная) , характеризующаяся большей компактизацией и генетической инертностью. Располагается ближе к оболочке ядра. Соответствует плотно скрученным сегментам хромосом, недоступны для транскрипции.

4. Метафазные хромосомы в связи с суперспирализацией имеют разную форму и строение. В хромосомах различают плечи, перетяжки, спутники, теломеры.

 5.Кариотип представляет собой диплоидный набор хромосом соматических клеток определенного вида, характеризующийся определенным числом и строением хромосом.

Ситуационная задача №4.

В процессе биосинтеза белка у эукариот, в результате транскрипции образуется первичный транскрипт. Однако на рибосому поступает зрелая информационная РНК, отличающаяся от первичного транскрипта.

1.Какие процессы происходят при преобразовании первичного транскрипта в зрелую и - РНК?

2.Какое значение для эукариот имеет процесс посттранскрипции?

3.Почему у прокариот нет этапа посттранскрипции?

4.Как называются кодоны, расположенные на концах первичного транскрипта?

5.Какие этапы синтеза белка следуют за посттранскрипцией? Чем они характеризуются?

Ответ к ситуационной задаче №4

Транскрипция- синтез и-РНК по матрице ДНК( в ядре). Разрушаются водородные связи между цепями ДНК. К рабочей цепи ДНК подходят компелемнтарные нуклеотиды и образуют молекулу и-РНК, с помощью фермента РНК-полимераза.

1. На втором этапе синтеза белка (процессинге) происходит удаление интронов пре-м-РНК, сплайсинг экзонов. Сплайсинг ведет к образованию разных вариантов м-РНК. В результате появляется возможность синтезировать разные варианты белка, закодированные в одном гене.

2. Это имеет большое значение при дифференцировке клеток у эукариот – они могут иметь различное строение и выполнять специфические функции, хотя их гены идентичны.

3. У прокариот отсутствует процессинг, следовательно нет экзон – интронного строения генов, поэтому сразу образуется зрелая м-РНК. Условия для транскрипции генов-оперона: 1) Оператор не связан с белком-репрессором; 2) РНК-полимераза должна соединиться с промотером.

4. Первый кодон пре-м-РНК называется стартовым, последний - стоп – кодон.

5. Третий этап синтеза белка – трансляция- сборка белка по матрице и-РНК в рибосоме. Идет в три этапа: инициация, элонгация и терминация.

Инициация- последовательно объединяются м-РНК, малая субъединица рибосомы, первая т-РНК со своей АК и большая субъединица рибосомы.

Элонгация-в аминоацильный участок поступает 2 молекулы т-РНК. Образуется пептидная связь. 2-я т-РНК+м-РНК перемещается в пептидильный центр. Это сопровождается перемещением рибосомы на шаг. Процесс продолжается до тех пор, пока в рибосому не попадете стоп-кодон.

Терминация- к рибосоме присоединяется специальный фактор терминации, способствующий разъединению субъединиц рибосом и освобождению белка.

Четвертый этап синтеза белка – посттрансляция. Формируются вторичная, третичная и четвертичная структуры белка. Возможна модификация белковой молекулы или образование комплекса с другими молекулами.

Ситуационная задача №5.

В среду, где находятся бактерии кишечной палочки, добавлена лактоза. Используя знания теории оперона Ф.Жакоба и Ф.Моно, объясните какие механизмы регуляции будут работать в бактериальных клетках?

1.Как устроен лактозный оперон?

2.Как он работает по типу индукции?

3.Какое значение в работе имеет зона терминатор?

4.Почему при работе оперона образуется полицистронная и-РНК?

5.Каков механизм репрессии оперона при избыточном образовании конечного продукта?