Файл: Клеточная теория основные положения и этапы развития (М. Шлейден, Т. Шван, Р. Вирхов).docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.11.2023

Просмотров: 86

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


Цитология




  1. Клеточная теория: основные положения и этапы развития (М. Шлейден, Т. Шван, Р.Вирхов).

Клеточная теория - одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента живых организмов

- этапы развития :

№1 Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет;.

№2 Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование;

№3 Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям;

№4 Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток;

№5 Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, из тканей органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток;

№6 Клетки многоклеточных организмов имеют полный набор генов, но отличаются друг от друга тем, что у них работают различные группы генов, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток - дифференцировка

  1. Типы клеточной организации и их характеристика.

Типы:

- прокариотический

- эукариотический (характерный для простейших организмов, и подтип, характерный для многоклеточных)

Клетки прокариоттеского типа:

  • малые размеры (не более 0,5—3,0 мкм в диаметре или по длине),

  • отсутствие обособленного ядра, так что генетический материал в виде ДНК не отграничен от цитоплазмы оболочкой.

  • отсутствует развитая система мембран.

  • Генетический аппарат представлен ДНК единственной кольцевой хромосомы, которая лишена основных белков — гистонов (гистоны являются белками клеточных ядер).

  • Благодаря значительному количеству диаминокислот аргинина и лизина гистоны имеют щелочной характер.

  • отсутствует клеточный центр

  • не типичны внутриклеточные перемещения цитоплазмы и амебоидное движение

  • Время, необходимое для образования двух дочерних клеток из материнской (время генерации), сравнительно мало и исчисляется десятками минут.

  • К прокариотическому типу клеток относятся бактерии и синезеленые водоросли.

Эукариотический тип клеточной организации представлен двумя подтипами. Особенностью организмов простейших является то, что они (исключая колониальные формы) соответствуют в структурном отношении уровню одной клетки, а в физиологическом — полноценной особи. В связи с этим одной из черт клеток части простейших является наличие в цитоплазме миниатюрных образований, выполняющих на клеточном уровне функции жизненно важных органов многоклеточного организма. Таковы (например, у инфузорий) цитостом, цитофарингс и порошица, аналогичные пищеварительной системе, и сократительные вакуоли, аналогичные выделительной системе.

В традиционном изложении клетку растительного или животного организма описывают как объект, отграниченный оболочкой, в котором выделяют ядро и цитоплазму. В ядре наряду с оболочкой и ядерным соком обнаруживаются ядрышко и хроматин. Цитоплазма представлена ее основным веществом (матриксом, гиалоплазмой), в котором распределены включения и органеллы.

  1. Клеточные мембраны, их структура и функциональное значение.

Высокая упорядоченность внутреннего содержимого эукариотиче-ской клетки достигается путем компартментации ее объема - подразделения на «ячейки», отличающиеся деталями химического (ферментного) состава. Компартментация (рис. 2.3) способствует пространственному разделению веществ и процессов в клетке. Отдельный компартмент представлен органеллой (лизосома) или ее частью (пространство, отграниченное внутренней мембраной митохондрии).

  1. Органоиды клетки, их классификация и морфофункциональная организация.

Эукариотический тип клеточной организации представлен двумя подтипами. Особенностью организмов простейших (рис. 2.2) является то, что они (исключая колониальные формы) соответствуют в структурном отношении уровню одной клетки, а в физиологическом - полноценной особи. В связи с этим одной из черт клеток части простейших является наличие в цитоплазме миниатюрных образований, выполняющих на клеточном уровне функции жизненно важных органов многоклеточного организма. Таковы (например, у инфузорий) цитостом, цитофарингс и порошица, аналогичные пищеварительной системе, и сократительные вакуоли, аналогичные выделительной системе.

В традиционном изложении клетку растительного или животного организма описывают как объект, отграниченный оболочкой, в котором выделяют ядро и цитоплазму. В ядре наряду с оболочкой и ядерным соком обнаруживаются ядрышко и хроматин. Цитоплазма представлена ее основным веществом (матриксом, гиалоплазмой), в котором распределены включения и органеллы.


  1. Цитоплазматические включения: классификация, характеристика.

Включения цитоплазмы (inclusiones cytoplasmicae) - необязательные компоненты клетки, возникающие и исчезающие в зависимости от метаболического состояния клеток.

Различают включения трофические, секреторные, экскреторные и пигментные.

Секреторные включения - обычно округлые образования различных размеров, содержащие биологически активные вещества, образующиеся в клетках в процессе жизнедеятельности.

Экскреторные включения не содержат каких-либо ферментов или других активных веществ. Обычно это продукты метаболизма, подлежащие удалению из клетки.

Пигментные включения могут быть экзогенные (каротин, пылевые частицы, красители и др.) и эндогенные (гемоглобин, гемосидерин, билирубин, меланин, липофусцин). Наличие их в цитоплазме может изменять цвет ткани органа временно или постоянно. Нередко пигментация (или депигментация) ткани служит диагностическим признаком.

  1. Ядро как система управления клетки. Структура ядра.

Ядро - центр управления клетки. Для всех живых организмов характерны исключительно упорядоченное строение и поведение. Эти процессы контролируются информацией, которая сосредоточена главным образом в ядре эукариот и в ядерном участке (нуклеоиде) прокариот Замечание 1. Генетическая информация в каждой клетке закодирована в виде определённой последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК и РНК и составляет её информационную систему.найдено на spravochnick.ruК основным структурам, из которых состоит ядро, относят хроматин, ядрышко, ядерную оболочку - двойную мембрану, окружающую ядро и изолирующую его от цитоплазмы, а также ядерный матрикс, который включает ядерную ламину - сеть филаментов, обеспечивающая механическую поддержку ядра, подобно цитоскелету в цитоплазме.

  1. Функциональная связь органоидов клетки.

В хлоропласте осуществляется первичное взаимодействие света с пигментом, происходит синтез углеводов клетки из СО2 и Н2О и синтезируется АТФ в процессе фотофосфорилирования.

  1.  Особенности морфологии растительных клеток.

Растение, как и всякий живой организм, состоит из клеток, причем каждая клетка порождается тоже клеткой. Клетка - это простейшая и обязательная единица живого, это его элемент, основа строения, развития и всей жизнедеятельности организма

  1.  Возникновение клеточной организации в процессе эволюции. Теории происхождения эукариотических клеток.

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

  1. Открытие генетической роли ДНК.

К 1944 г. О. Эйвери и его коллеги К. Маклеод и М. Маккарти открыли трансформирующую активность ДНК у пневмококков. Эти авторы продолжили работу Гриффита, описавшего феномен трансформации (передачи наследственных признаков) у бактерий. О. Эйвери, К. Маклеод, М. Маккарти показали, что при удалении белков, полисахаридов и РНК трансформация бактерий не нарушается, а при воздействии на индуцирующее вещество ферментом дезоксирибонуклеазой трансформирующая активность исчезает.

В этих экспериментах впервые была продемонстрирована генетическая роль молекулы ДНК. В 1952 г. А. Херши и М. Чейз подтвердили генетическую роль молекулы ДН К в опытах на бактериофаге Т2. Пометив его белок радиоактивной серой, а ДНК-радиоактивным фосфором,они инфицировали этим бактериальным вирусом кишечную палочку Е. coli. В потомстве фага было выявлено большое количество радиоактивного фосфора и лишь следы S. Отсюда следовало, что именно ДНК, а не белок фага проникает в бактерию, а затем после репликации передается фаговому потомству.

  1. Строение нуклеотида ДНК. Типы нуклеотидов.

Нуклеотид ДНК состоит из

- азотистого основания (в ДНК 4 типа: аденин, тимин, цитозин, гуанин)

- моносахара дезоксирибозы

- фосфорной кислоты

Молекула нуклеотида состоит из трех частей - пятиуглеродного сахара, азотистого основания и фосфорной кислоты.

  1. Структурная организация молекулы ДНК (модель Дж.Уотсона и Ф.Крика).

В 1950 г. английский физик М.Уилкинс получил рентгенограмму кристаллических волокон ДНК. Она показала, что молекула ДНК имеет определенную структуру, расшифровка которой помогла бы понять механизм функционирования ДНК. 

  1. Свойства и функции ДНК

Хранение наследственной информации (генетический код - способ записи ген.информации о последовательности аминокислот в белке с помощью нуклеотидов (Гамов)

Передача (репликация/удвоение)

Реализация (транскрипция).

  1. Ауторепродукция ДНК. Репликон и его функционирование.

Процесс самовоспроизведения молекул нуклеиновых кислот, сопровождающийся передачей по наследству (от клетки к клетке) точных копий генетической информации; 

Высокоточный процесс, частота ошибок при котором не превышает 10-9; у эукариот может происходить сразу в нескольких точках одной молекулы ДНК; скорость у эукариот около 100, а у бактерий - около 1000 нуклеотидов в сек.

Репликон - единица процесса репликации участка генома, который находится под контролем одной точки инициации (начала) репликации.

  1. Генетический код, его свойства.

Генетический код - способ записи генетической инофрмации о последовательности аминокислот в белке с помощью нуклеотидов. Открытие ген. Кода принадлежит Георгию Гамову. 1954год.

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 (однако, кодон UGA у Euplotes crassus кодирует две аминокислоты  -  цистеин и селеноцистеин)[1]

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 (на этом основаны методы генной инженерии; есть ряд исключений, показанный в таблице раздела «Вариации стандартного генетического кода» ниже).

Помехоустойчивость  -  мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.

  1. Понятие о гене. Свойства гена.

Ген - структурная и функциональная единица наследственности живых организмов.

дискретность - несмешиваемость генов;

стабильность - способность сохранять структуру;

лабильность - способность многократно мутировать;

множественный аллелизм - многие гены существуют в популяции во множестве молекулярных форм;

аллельность - в генотипе диплоидных организмов только две формы гена;

специфичность - каждый ген кодирует свой признак;

плейотропия - множественный эффект гена;

экспрессивность - степень выраженности гена в признаке;

пенетрантность - частота проявления гена в фенотипе;

амплификация - увеличение количества копий гена.

  1. Особенности организации генома эукариот.

Геном эукариот:

большое число генов,

большее количество ДНК,

в хромосомах имеется очень сложная система контроля активности генов во времени и пространстве, связанная с дифференциацией клеток и тканей в онтогенезе организма.

  1. Классы нуклеотидных последовательностей в ДНК эукариот, их характеристика, свойства и биологическое значение.

Нуклеотидные последовательности в геноме эукариот

В конце 60-х годов работами американских ученых Р. Бриттена, Э. Дэвидсона и других была открыта фунда­ментальная особенность молекулярной структуры генома эукариот - нуклеотидные  последовательности  разной степени повторяемости. Это открытие было сделано с по­мощью молекулярно-биологического метода изучения кинетики ренатурации денатурированной ДНК. Различают следующие фракции в геноме эукариот.

1.        Уникальные, т.е. последовательности, представ­ленные в одном экземпляре или немногими копиями. Как правило, это цистроны - структурные гены, кодирующие белки.

2.        Низкочастотные повторы - последовательности, повторяющиеся десятки раз.

3.        Промежуточные, или среднечастотные, повторы - последовательности, повторяющиеся  сотни и тысячи раз. К ним относятся гены рРНК (у человека 200 на гаплоидный набор, у мыши - 100, у кошки - 1000, у рыб и цветковых растений - тысячи), тРНК, гены рибосомных белков и белков-гистонов.

4.        Высокочастотные повторы, число которых достигает 10 миллионов (на геном). Это короткие (

10 пн)
некодирующие последовательности, которые входят в состав прицентромерного гетерохроматина.


  1. Уровни организации генома эукариот.

Молекулярно-биологические исследования позволили получить представление не только о химической структуре хромосом, но также и об их надмолекулярной организации и особенностях функционирования.

  1. Химический и структурный состав хромосом.

это регуляторные белки, узнающие специфические последовательности ДНК и связывающиеся с ними. Они вовлечены во многие генетические процессы, но известно о них пока что немного. Количественно преобладают негистоновые белки (мажорные), высокоподвижные, относительно малого размера, с большим электрическим зарядом - они всегда соединяются с нуклеосомами, содержащими активные гены. Кроме того, в группу негистоновых белков входит много ферментов.

  1. Уровни упаковки наследственного материала у эукариот.

Таким образом, уровни упаковки ДНК следующие:

1) Нуклеосомный (2,5 оборота двуспиральной ДНК вокруг восьми молекул гистоновых белков).

2) Супернуклеосомный - хроматиновая спираль (хромонема).

3) Хроматидный - спирализованная хромонема.

4) Хромосома - четвертая степень сперализации ДНК.

  1. Морфологические особенности метафазной хромосомы.

Митотическая суперкомпактизация хроматина делает возможным изучение внешнего вида хромосом с помощью световой микроскопии. В первой половине митоза они состоят из двух хроматид, соединенных между собой в области первичной перетяжки (центромеры или кинетохора) особым образом организованного участка хромосомы, общего для обеих сестринских хроматид. 

  1. Эу- и гетерохроматин, их биологическое значение.

Некото­рые хромосомы во время клеточного деления выглядят конденси­рованными и интенсивно окрашенными. Такие различия были названы гетеропикнозом.

  1. Понятие о кариотипе (определение). Общая характеристика кариотипа человека.

Кариотип - диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида, являющийся видоспецифическим признаком и характеризующийся определенным числом, строением и генетическим составом хромосом.

  1. Дайте определение понятия «ген» и охарактеризуйте его функциональное значение.

Ген - это элементарная функциональная единица генетического аппарата, определяющая возможность развития отдельного признака клетки или организма данного вида


1. Ген - это участок молекулы ДНК, имеющий линейный характер.

2. Ген дискретен, т.е. имеет начало и конец.

3. Ген способен к прямым и обратным мутациям (за исключением деле- ций, у которых невозможны обратные мутации).

4. Кроссинговер осуществляется как между генами так и внутри гена.

5. Ген контролирует последовательность аминокислот в полипептиде, или последовательность нуклеотидов в тРНК и рРНК.

  1. Структурная организация оперона.

Оперон - это тесно связанная последовательность структурных генов, определяющих синтез группы белков, которые участвуют в одной цепи биохимических преобразований.

Основой регуляции процессов синтеза белка является оперон - комплекс генов, включающий:

- ген-регулятор (Р), обеспечивающий синтез белка-репрессора (РЕП);

- ген-оператор (О), управляет включением и выключением считывания информации со структурных генов, способен взаимодействовать с белком-репрессором;

- ген-промотор (П) - место прикрепления РНК-полимеразы - фермента, осуществляющего процесс транскрипции;

- структурные гены (СГ, содержат информацию о последовательности аминокислот в ферментах).

Механизм функционирования системы регуляции синтеза белка был открыт в 1962 году Жакобом и Моно при исследовании культивирования кишечной палочки в лактозной среде и назван lac-

  1. Транскриптон, его особенности организации.

Фрагмент молекулы ДНК, включающий промотор,транскрибируемую последовательность и терминатор, образует единицу транскрипции - транскриптон. В пределах каждого транскриптона копируется только одна из двух нитей ДНК, которая называется значащей или матричной

  1. Молекулярные механизмы транскрипции у прокариот. Фазы транскрипции.

Прокариоты не имеют ядерной мембраны, поэтому процессы транскрипции, трансляции и мРНК деградации могут проходить одновременно. РНК-полимераза состоит из 5 полипептидов (холоэнзим), которые собираются вместе каждый раз когда необходима транскрипция гена:

• α - необходима для сборки полимераз на ДНК

• β - связывает трифосфаты

• β' - связывается с цепью ДНК

• σ - вовлечена в инициацию транскрипции

Транскрипция включает три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.

  1. Процессинг. Информоферный цикл.

Процессинг- это совокупность реакций, ведущих к превращению первичных продуктов транскрипции (т. е. пре-РНК различных видов) в функционирующие молекулы.

  1. Структурная организация зрелой и-РНК.

Зрелая мРНК состоит из нескольких участков, различающихся по функциям: «5'-кэп», 5'-нетранслируемая область, кодирующая (транслируемая) область, 3'-нетранслируемая область и 3'-полиадениновый «хвост».

  1. Трансляция и ее сущность. Фазы трансляции.

Трансляция - процесс посредствам которого информация содержащаяся в иРНК переводится в последовательность аминокислот.

Происходит в три стадии:

1. Инициация - начало трансляции

2. Элонгация - удлинение цепи

3. Терминация - конец трансляции

  1. Состав белково-синтезирующей системы клетки. Структура и функциональное значение р-РНК и т-РНК.

В состав белково-синтезирующей системы входят следующие структуры:

- рибосомы - нуклеопротеиды, содержащие примерно 60% рибосомальной РНК и 40% различных белков; В природе существует только два класса рибосом - 70S и 80S (Рибосомы эукариот 80S, рибосомы прокариот 70S). Они имеют сходную молекулярную структуру и механизм функционирования, хотя и различаются по размерам, составу и специфичности белков и белковых факторов.

- матричная РНК;

- транспортная РНК;

- белковые факторы и ферменты инициации, элонгации и терминации трансляции;

- набор аминокислот;

-набор аминоацил -тРНК-синтетаз, образующих аминоацил-тРНК;

- макроэрги: АТФ и ГТФ;

- ионы Мg2+, Са2+, К+ , NH4 +.

Транспортная РНК - рибонуклеиновая кислота, функцией которой является транспортировка аминокислот к месту синтеза белка. Имеет типичную длину от 73 до 93 нуклеотидов и размеры около 5 нм. тРНК также принимают непосредственное участие в наращивании полипептидной цепи, присоединяясь - будучи в комплексе с аминокислотой - к кодону мРНК и обеспечивая необходимую для образования новой пептидной связи конформацию комплекса.

  1. Функционирование белково-синтезирующей системы клетки. Молекулярные механизмы трансляции.

Белковые факторы инициации (англ. initiation factors - IF) получили свое название потому, что они участвуют в организации активного комплекса (708-комплекса) из субъединиц 30S (малой) и 50S (большой), мРНК и инициаторной аминоацил-тРНК (у прокариот - формилметионил-тРНК), который «запускает» (инициирует) работу рибосом - трансляцию мРНК.

  1. Регуляция экспрессии оперона по типу репрессии и индукции.

У многих эукариотических генов, кодирующих белки и транскрибируемых РНК-полимеразой II, в ДНК имеется несколько областей, которые узнаются разными белками-регуляторами. Одной из них является область, расположенная вблизи промотора. Она включает около 100 пар нуклеотидов, в том числе ТАТА-блок, располагающийся на расстоянии 25 пар нуклеотидов от точки начала транскрипции. Для успешного присоединения РНК-полимеразы II к промотору необходимо предварительное соединение с ТАТА-блоком особого белка - фактора транскрипции - с образованием стабильного транскрипционного комплекса. Именно этот комплекс ДНК с белком узнается РНК-полимеразой II. Последовательности нуклеотидов, примыкающие к ТАТА-блоку, формируют требуемый для транскрипции элемент, расположенный перед промотором.


  1. Принципы регуляции экспрессии транскриптона.

У многих эукариотических генов, кодирующих белки и транскрибируемых РНК-полимеразой II, в ДНК имеется несколько областей, которые узнаются разными белками-регуляторами. Одной из них является область, расположенная вблизи промотора. Она включает около 100 пар нуклеотидов, в том числе ТАТА-блок, располагающийся на расстоянии 25 пар нуклеотидов от точки начала транскрипции. Для успешного присоединения РНК-полимеразы II к промотору необходимо предварительное соединение с ТАТА-блоком особого белка - фактора транскрипции - с образованием стабильного транскрипционного комплекса. Именно этот комплекс ДНК с белком узнается РНК-полимеразой II. Последовательности нуклеотидов, примыкающие к ТАТА-блоку, формируют требуемый для транскрипции элемент, расположенный перед промотором.

  1. Открытые биологические системы. Второй закон термодинамики.

Открытые системы - термодинамические системы, которые обмениваются с окружающей средой веществом (а также энергией и импульсом). К наиболее важному типу О. с. относятся химические системы, в которых непрерывно протекают химические реакции, происходит поступление реагирующих веществ извне, а продукты реакций отводятся. Биологические системы, живые организмы можно также рассматривать как открытые химические системы. Такой подход к живым организмам позволяет исследовать процессы их развития и жизнедеятельности на основе законов термодинамики неравновесных процессов, физической и химической кинетики.

  1. Понятие об обмене веществ. Его значение.

Обмен веществ (метаболизм) - совокупность химических и физических превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность во взаимосвязи с окружающей средой.

Клиническая смерть - обратимый этап умирания, характеризующийся прекращением дыхания, угасанием всех жизненно-важных функций организма, однако обмен веществ продолжается, хотя и на очень низком уровне.

Биологическая смерть - полное прекращение обмена веществ, => полное угасание всех функций.

ОВ выполняет две основные функции:

Обеспечение пластических нужд организма.

Пластический обмен - совокупность реакций, обеспечивающих построение клетки обновление ее состава.

Обеспечение клетки энергией.

Совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией, называются энергетическим обменом.

Смотрите также файлы